[发明专利]直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法

摘要

本发明公开了一种直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法，属于冷弯成形技术领域，用于柔性冷弯成形不同材料、不同规格的焊管快速调整，即W预成形后下山法三点弯曲冷弯柔性成形机组成形不同材料、不同规格焊管时以滚花图为依据消除材料回弹的模辊与板材成形接触点坐标和侧辊轴线角度等辊位参数进行快速计算。本发明可快速、准确计算消除材料回弹量后的模辊接触点的坐标和侧辊轴线的角度，避免了由于不同的焊管柔性冷弯的机组结构和模辊的尺寸有差异导致的不适用的问题和材料回弹对成形精度的影响。

主权项

1.一种直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法，其特征在于步骤如下：第一步，以焊管柔性冷弯的机组的机架布局为基础对需成形的特定材料和规格的焊管借助专业软件工具完成滚花图设计，W预成形道次标记为w，末道柔性成形道次标记为0，其余柔性成形道次按顺序分别标记为1、2、3、……、i、……，其中i为正整数，是柔性成形中的道次数；第二步，以末道柔性成形道次下模辊的上表面中心点为坐标原点建立计算坐标系，焊管移出的水平方向为X方向，焊管移出垂直面的水平方向为Y方向、垂直方向为Z轴方向；第三步，根据成形焊管的材料、壁厚t和管径D计算总下山量h＝(0.5～1)D和材料辊弯回弹系数H＝σ_s/E，其中σ_s为焊管材料的屈服强度，E为材料弹性模量；第四步，以滚花图为基础，通过调整辊位，减小每道柔性成形机架相应的辊弯成形半径来消除成形后的回弹量，第i柔性成形机架辊弯回弹角为Δθ_i＝θ_i2‑θ_i1＝2R_i1·θ_i1H/t，则所述的辊弯成形半径减小后的半径为R_i2＝R_i1·θ_i1/(θ_i1+2R_i1·θ_i1H/t)，所述的辊弯成形半径减小后的成形角为θ_i2＝2R_i1·θ_i1H/t+θ_i1，柔性成形中两边沿W预成形圆弧不变，其半径始终为R、圆弧顶角为θ；第五步，按减小半径后的花形线(2)计算出考虑回弹后第i柔性成形机架一侧的辊位接触点A_i、B_i坐标和侧模辊轴线角度α_i，其中第i柔性成形机架为侧辊柔性成形机架；侧模辊与辊弯道次预压花形管坯W预成形圆弧的中心的接触点为A_i，下模辊与管坯中心点的接触点为B_i；另一侧的接触点与A_i关于Z轴对称，且机架的调整机构采取联动同步调节，获得A_i的坐标即可实现辊位调节；第六步，按减小半径后的花形线(2)计算考虑回弹后第i柔性成形机架一侧的辊位接触点B_i、C_i、D_i坐标，其中第i柔性成形机架为水平辊柔性成形机架；下模辊与管坯中心点的接触点为B_i，侧模辊与辊弯道次预压花形管坯W预成形圆弧的接触点为C_i，上模辊(33)与W预成形圆弧的接触点为D_i，另一侧的接触点与B_i、C_i、D_i关于Z轴对称，获得B_i、C_i、D_i的坐标即可实现辊位调节；第七步，按第五、六步计算方法依次计算从相应的第l道柔性成形机架到末道柔性成形机架各辊位接触点坐标和相应的侧模辊倾斜角，从而根据获得的相应的模辊位置可快速调整柔性成形机组加工出不同规格的焊管；第五步的具体计算步骤如下：根据建立的坐标系，∣X_i∣为相应的第i柔性成形机架到末道柔性成形机架的距离，则其对应的下山量为h_i＝h·X_i/X₁；第i侧辊柔性成形机架的侧模辊轴线角度为α_i＝θ_i2+θ/2；考虑到焊管壁厚，相应的接触点均在管壁外侧，相应接触点的坐标为：A_i点坐标为X_Ai＝X_i，Y_Ai＝(R_i2‑R)sinθ_i2+(R+t/2)sinα_i，Z_Ai＝h_i‑t/2+R_i2‑(R_i2‑R)cosθ_i2‑(R+t/2)cosα_i；B_i点坐标为X_Bi＝X_i，Y_Bi＝0，Z_Bi＝h_i‑t/2；第六步的具体步骤如下：第i水平辊柔性成形机架的侧模辊斜角为ω_i，C_i在W预成形圆弧上的位置角为β_i＝ω_i‑θ_i2，在成形不同管径时要求θ/2≥β_i≥θ/4；D_i的位置角为ψ_i，其范围为3θ_i2/4≥ψ_i≥θ_i2/2；考虑到焊管壁厚，D_i在管壁内侧，B_i、C_i均在管壁外侧，相应接触点的坐标为：B_i点坐标为X_Bi＝X_i，Y_Bi＝0，Z_Bi＝h_i‑t/2；C_i点坐标为X_Ci＝X_i，Y_Ci＝(R_i2‑R)sinθ_i2+(R+t/2)sinω_i，Z_Ci＝h_i‑t/2+R_i2‑(R_i2‑R)cosθ_i2‑(R+t/2)cosω_i；D_i点坐标为X_Di＝X_i，Y_Di＝(R_i2‑t/2)sinψ_i，Z_Di＝h_i+R_i2‑(R_i2‑t/2)cosψ_i。