[发明专利]一种圆管柔性辊弯成型设计方法

说明书

本发明提供了一种圆管柔性辊弯成型设计方法，涉及辊弯成型技术领域，能够实现多种规格圆管轧辊共用，节约生产企业的换辊时间和备辊成本，提高了企业的生产效率；同时降低圆管辊弯成型轧辊的总重量；该设计方法包括：1)确定W型辊花的边缘圆弧变形比例分配；2)上辊模块采用渐开线辊形，下辊或侧辊模块采用切线辊形，中间圆弧段采用圆弧辊形，从而建立渐开线‑圆弧‑切线柔性模块化轧辊辊形；3)对柔性轧辊进行水平和竖直方向的平移、旋转及其综合移动，实现不同规格圆管的生产。本发明提供的技术方案适用于圆管柔性辊弯成型的过程中。

【技术领域】

本发明涉及辊弯成型技术领域，尤其涉及一种圆管柔性辊弯成型设计方法。

【背景技术】

圆管是一种用途非常广泛的经济型管材，既可以直接作为各种零部件和装备的材料，也可以用于其他管件深加工，间接作为生产其他产品的材料。目前，圆管以其独特的优点在制造业领域的应用越来越广，但也对产品的质量、种类等提出了更高的要求。由于每种规格的圆管生产时均需要一套特定的轧辊，不同规格圆管的轧辊不能共用，增加了产品生产时的换辊时间和备辊成本，提高了生产成本，因此设计一套多规格通用型柔性轧辊尤为必要，这也成为当今圆管辊弯成型领域的重要挑战之一。

长期以来，为了实现柔性辊弯成型，目前主要有两种技术，排辊成型(笼式成型)技术和柔性成型技术。

排辊成型技术采用圆弧辊形，轧辊主要由弯边辊、粗成型辊、排辊成型段和精成型段组成；排辊成型机组在排辊成型段采用数控装置通过控制轧辊的移动和偏转实现生产不同规格圆管的无换辊操作。该技术只在排辊成型阶段实现柔性共用，在其他分段没有实现柔性共用，同时在排辊成型阶段需要更多的轧辊来实现柔性化，反而增加了成本和控制难度。

柔性成型技术的机组轧辊由5架平辊、4架立辊、2架精成型辊、1架挤压辊组成。成型方法为多步整体弯曲成型，每次弯曲到接近焊接半径，分5个粗成型道次，将板带逐步从边部向钢带中心弯曲，每段弯曲约10％钢带宽度。柔性成型技术中，边缘及其附近的弯曲采用具有渐开线的轧辊来实现，中央部分采用无多余拘束的自由变形。其机组中的左下辊具有上下移动的自由度，右下辊有上下移动和左右移动的两个自由度，上辊具有上下移动、左右移动及回转三个自由度，并通过轧辊的移动和旋转实现柔性共用。柔性成型技术克服了排辊成型轧辊数量多、换辊时间长的缺点，实现了不同规格圆管的柔性生产。

以上两种技术均需要引进一套整体的机组，设备成本较高，与国内现有机组匹配度不高。排辊成型机组轧辊数目多，控制难度大，维修成本高；柔性成型机组轧辊的辊形复杂，成本增加，对机组的控制精度要求提高，也增加了维护成本。

因此，有必要研究一种圆管柔性辊弯成型设计方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种圆管柔性辊弯成型设计方法，能够实现多种规格圆管轧辊共用，节约生产企业的换辊时间和备辊成本，提高了企业的生产效率；同时降低圆管辊弯成型轧辊的总重量。

一方面，本发明提供一种圆管柔性辊弯成型设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

1)确定W型辊花的边缘圆弧变形比例分配；

2)上辊模块采用渐开线辊形，下辊或侧辊模块采用切线辊形，中间圆弧段采用圆弧辊形，从而建立渐开线-圆弧-切线式柔性轧辊的辊形。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，确定W型辊花的边缘圆弧变形比例分配具体为：第1-4道次边缘圆弧段占板宽的比例分别为17％-20％、34％-40％、42％-51％、50％-62％，后续道次边缘圆弧段占板宽的比例与第4道次保持一致。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渐开线辊形包含该套轧辊所需要完成的成型范围内各规格的边缘圆弧的曲率；渐开线的基圆半径由公式计算得出，以实现轧辊的柔性通用性。