优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法技术

一种优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法，属于板材矫直领域。特征是：1构建矫直工艺描述空间,包括S2，SN‑1，B1，BN，2给定S2，SN‑1，B1，BN,计算每辊压下量。3计算弹跳补偿量K。4矫直板材中部压下量等于理论计算值，根据边辊修正

【技术实现步骤摘要】
优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法
本专利技术属于板材矫直
，具体涉及一种优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法。
技术介绍
目前，板材辊式矫直过程是通过纵向交错排布的辊系对板材的反复弯折，达到释放内部应力，改善板型的效果。矫直机机械结构如图1所示，矫直辊是通过辊系盒连接到压下装置，再作用在机架及横梁，辊系结构复杂。在板头进入辊系时的咬入过程，及板尾部离开矫直机的甩尾过程，受力变化，机架产生不同程度弹跳，导致咬入时压下量及甩尾压下量与模型设定工艺存在较大偏差，从而导致板材矫直过程中大量的板型缺陷产生在板材的头部和尾部。矫直工艺的难点就在于板材头尾部的板型缺陷很难消除，矫直质量无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法，可以有效的解决现有技术存在的缺点。如图2、3所示，在辊式矫直机中矫直板材过程中，对产品矫直质量精度评价参数为板材产品的残余曲率，对于N个矫直辊的辊式矫直设备中，影响残余曲率设定的工艺参数是上排第1辊压下量S2、排最后1辊压下量SN-1、前边辊位置值B1和后边辊位置值BN。本专利技术是这样实施的，其特征在于包括以下步骤：1)构建一个矫直工艺描述空间，该空间包括了所有的可能矫直工艺设定组合值。确定空间的范围：对上排第1辊压下量S2，取值范围为0～5倍弹性曲率值对应压下量；上排最后1辊压下量SN-1取值范围为0～1.5倍弹性曲率值对应压下量、前边辊位置值B1和后边辊位置值BN，为机械设计的可调整范围值。在确定矫直工艺各个设定值的取值范围后，根据矫直机压下精度，设定四个工艺值每隔定0.1mm确定一个值，为保证矫直工艺设定值可遍历空间内所有的可取工艺组合，构造一个矫直工艺生成器，能够逐一生成矫直工艺，并保证遍历所有的可能工艺组合，其原理如图4所示。2)在矫直工艺空间内给定矫直工艺设定值：上排第1辊压下量S2、上排最后1辊压下量SN-1、和前边辊位置值B1和后边辊位置值BN，四个值如果能确定值，根据现有通用矫直设备结构，根据公式可分别得到上排辊系的压下量。上排辊系压下量线性变化，计算公式为下排辊的压下量的计算：N个矫直辊的压下量可以计算确定。3)根据矫直机刚度计算该矫直方案下的弹跳补偿量，计算方法为首先进行弯矩的计算：M1＝MN＝0式中Mt为弹性极限弯矩；C∑为曲率比变化量；为板材的弹性曲率值由弯矩可得各辊矫直力的计算：根据矫直力计算弹跳K，计算公式：式中，G为机架刚度，每一台设备可根据通用理论计算和现场压靠实验得到,本申请中试例取5000KN/mm，Fi上排矫直辊受力，i为矫直辊序号。4)正常矫直状态下，从板材头部运动到矫直机出口，从板材尾部运动到矫直机入口的整个过程中，所有矫直辊均参与矫直，机架弹跳等于K，经过补偿后实际矫直工艺等于理论计算值，如图5所示，此时矫直机所有辊的压下量就等于理论计算值，不考虑边辊调整对入口、出口的影响。考虑边辊调整仅仅对入口2号辊及出口N-1号辊压下量产生影响，故需重新计算入口压下量S2′、出口压下量SN-1′。对于2号辊考虑边辊的压下量S2′：S1′、S2′、S3′为边辊位置改变后1号辊、2号辊和3号辊的压下量边辊的改变对3号辊压下量无影响：S3＝S3′对于N-1号辊的压下量SN-1′：SN′、SN-1′、SN-2′为边辊位置改变N号辊、N-1号辊和N-2号辊后的压下量边辊的改变对N－2号辊压下量无影响：SN-2＝SN-2′上辊系除2号辊及N-1号辊外，其他的辊压下量保持不变，下辊系每个辊的压下量保持不变，在确定N个矫直辊压下量后，根据相关辊式矫直连续弯曲算法，对特定材料和尺寸的板材可以计算出残余曲率C，具体计算方法如下，由于已知每个辊对应压下量Si，则可得每个辊对应的弯曲曲率第i号矫直辊处弯曲曲率为：Si为第i号矫直辊处压下量；第i号矫直辊处原始残余曲率式中为第i号矫直辊处原始残余曲率，可得每个矫直辊对应板材的原始残余曲率值而N号辊对应的即为板材的最终残余曲率：5)在板材咬入过程中如图6所示，由于板头在辊系中运动过程十分复杂，为便于计算，在板头咬入过程中，矫直力线性增加，直到板头达到出口时，矫直力为稳定状态矫直值，压下量为正常值，此时每个辊压下量为正常值加弹跳影响值，由于上辊系线性排布，可得上辊系每个辊的压下量及矫直辊位置。2号辊的压下量：Sj2＝S2+K4号辊的压下量：6号辊的压下量：8号辊的压下量：10号辊的压下量：Sj10＝S10下辊系的压下量计算：可得下辊系的每个辊的压下量。考虑边辊调整仅仅对入口2号辊及出口N-1号辊压下量产生影响，故需重新计算入口压下量S2′、出口压下量SN-1′，计算方法同上。根据相关辊式矫直连续弯曲算法，对特定材料和尺寸的板材可以确定板材的残余曲率C，即为板头位置的残余曲率。6)在板材尾部离开矫直机的甩尾过程中如图7所示，由于板尾在辊系中运动，逐渐和矫直辊脱离作用，该过程十分复杂，为便于计算不考虑矫直力跳变则认为在甩尾过程中，矫直力线性减少，直到板尾部达到出口时，矫直力为正常矫直值，压下量为正常值，可得上辊系每个辊的压下量，可得N个矫直辊位置。S′j2＝S2S′j10＝S10+K下辊系的压下量计算：考虑边辊调整仅仅对入口2号辊及出口N-1号辊压下量产生影响，故需重新计算入口压下量S2′、出口压下量SN-1′，计算方法同上。根据相关辊式矫直连续弯曲算法，对特定材料和尺寸的板材可以确定板材的残余曲率C，该残余曲率即为板尾位置的残余曲率。7)对于板头部分、正常矫直中间部分、板尾部分所得三个残余曲率进行比较，取其中最大值即为该矫直工艺设定值下板材矫直后的质量评价残余曲率CR。8)再通过工艺生成器生成新的工艺设定值，每个工艺下计算得到板材产品的质量评价残余曲率CR，在比较所有工艺下的质量评价残余曲率CR后，取其中在最小值等于CF，即为板材在所有可能矫直工艺设定下的最优残余曲率，而该组设定工艺对应的S2、SN-1、B1、BN值即为最佳的工艺值。本专利技术的优点及积极效果是：针对板材矫直过程中存在的头部、尾部压下量偏差导致的板型缺陷，优化了辊式矫直机工艺参数设定方法，将板材的矫直划分为头段、中段、尾段，分别进行计算，形成考虑头尾段板材矫直的矫直方案，再从中选取最优方案，从而很好的解决了板材矫直中头尾部板型缺陷问题，提高了矫直工艺设定的精度和板材头尾部的矫直质量。附图说明图1为辊式矫直机示意图。图2为上、下辊系中矫直辊排列示意图。图3为下辊系中前、后边辊位置值B1、BN示意图。图4为矫直工艺生成流程示意图。图5为板材中部矫直过程示意图。图6板材头部矫直过程示意图.图7为板材尾部矫直过程示意图。图中，A—上横梁B—压下装置C—机架D—上辊系盒E—下辊系盒1—1号辊，亦前边辊2—2号辊，亦上排第1辊3一3号辊4一4号辊N-1一N-1号辊，亦上排最后1辊N一N号辊，亦后边辊B1一前边辊位置值BN一后边辊位置值。具体实施方式现以长、宽、厚分别为10米、2米、0.3米某金属板材为例，说明实施过程。首先通过设置在矫直机前的温度传感器，测量出待矫直板材的温度值为550℃。根据温度值，可得到σS，及弹性模量E见下表1.构建矫直工艺描述空间，确定空间的范围，对上排第1辊压下量S2，取值范围为0～5倍上排最后1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法，其特征在于操作步骤如下：1)构建一个矫直工艺描述空间，该空间包括了所有的矫直工艺设定组合值，确定空间的范围，对上排第1辊压下量S2，取值范围为0～5倍弹性曲率值

【技术特征摘要】
1.一种优化头尾部矫直的辊式矫直工艺参数设定方法，其特征在于操作步骤如下：1)构建一个矫直工艺描述空间，该空间包括了所有的矫直工艺设定组合值，确定空间的范围，对上排第1辊压下量S2，取值范围为0～5倍弹性曲率值对应量、压下上排最后1辊压下量SN-1取值范围为0～1.5倍弹性曲率值对应压下量、前边辊位置值B1和后边辊位置值BN，为机械设计的调整范围值；在确定矫直工艺各个设定值的取值范围后，根据矫直机压下精度，设定四个工艺值每隔定0.1mm确定一个值，为保证矫直工艺设定值可遍历空间内所有的可取工艺组合，构造一个矫直工艺生成器，能够逐一生成矫直工艺，并保证遍历所有的可能工艺组合；2)在矫直工艺空间内给定矫直工艺设定值，上排第1辊压下量S2、上排最后1辊压下量SN-1、和前边辊位置值B1和后边辊位置值BN，四个值如果能确定值，根据现有通用矫直设备结构，根据公式可分别得到上排辊系的压下量，上排辊系压下量线性变化，计算公式为下排辊的压下量的计算：N个矫直辊的压下量以计算确定；3)根据矫直机刚度计算该矫直方案下的弹跳补偿量，计算方法为首先进行弯矩的计算：M1＝MN＝0式中Mt为弹性极限弯矩，CΣ为曲率比变化量，为板材的弹性曲率值由弯矩可得各辊矫直力的计算：.根据矫直力计算弹跳K，计算公式：式中，G为机架刚度，每一台设备可根据通用理论计算和现场压靠实验得到,本申请中试例取5000KN/mm，Fi上排矫直辊受力，i为矫直辊序号；4)正常矫直状态下，从板材头部运动到矫直机出口，从板材尾部运动到矫直机入口的整个过程中，所有矫直辊均参与矫直，机架弹跳等于K，经过补偿后实际矫直工艺等于理论计算值，此时矫直机所有辊的压下量就等于理论计算值，不考虑边辊调整对入口、出口的影响；考虑边辊调整仅仅对入口2号辊及出口N-1号辊压下量产生影响，故需重新计算入口压下量S2′、出口压下量SN-1′；对于2号辊考虑边辊的压下量S2′：S1′、S2′、S3′为边辊位置改变后1号辊、2号辊和3号辊的压下量边辊的改变对3号辊压下量无影响：S3＝S3′对于N-1号辊的压下量SN-1′：SN′、SN-1′、SN-2′为边辊位置改变N号辊、N-1号辊和N-2号辊后的压下量边辊的改变对N－2号辊压下量无影响：SN-2＝SN-2′上辊系除2号辊及N-1号辊外，其他的辊压下量保持不变，下辊系每个辊的压下量保持不...

【专利技术属性】
技术研发人员：王效岗，胡鹰，郝建军，程艳，闫建云，郝玺，柴文婷，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14