直缝焊管排辊成形机组的工艺优化方法技术

一种机械成形技术领域的直缝焊管排辊成形机组的工艺优化方法，通过坐标转换和迭代处理得到成形工艺参数，针对当前焊管生产企业基本依靠经验和试凑法来获取焊管排辊成形机组的成形工艺参数这一现状，为了使排辊成形工艺参数设计方法具有更好的理论依据，同时缩短新规格产品的开发周期，减少原材料浪费，降低直缝焊管生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种机械成形
的方法，具体是一种。
技术介绍
直缝焊管生产一般是采用辊弯成形工艺。辊弯成形工艺是通过顺序配置的多道次成形轧辊，把金属板带从平直状态逐渐弯曲成特定截面的一种塑性加工技术。早期传统辊弯成形机组的构造是平辊和立辊交叉布置，主要用于生产小直径焊管，后来经过不断改进， 早期的成形机组开始演变成为平、立辊+立辊组的形式，可生产管径也由小直径发展为中直径，此后为了克服传统辊弯成形中边缘变形和回弹过大以及成形立辊共用性差的缺点， 进而发展为排辊成形。排辊成形也叫笼式成形(cage roll forming)，是指带材被两排若干组被动小辊连续弯卷成管筒的辊式成形工艺，即在焊管坯的连续排辊成形过程中，利用三点弯曲原理， 在精成形(封闭孔型)前采用一组或多组位置可调的被动小辊机架，代替普通辊式成形的若干主动水平机架和被动立辊机架，带材可按所设计的孔型系统变形成管筒。典型的直缝焊管排辊成形机组模型如附图说明图1所示。由于排辊成形工艺具有板带回弹小、边缘成形质量好以及轧辊共用性强三大特点，目前不仅世界上新投产的中等直径焊管机组大多都采用排辊式成形，而且过去传统的辊式成形机组也都纷纷改造成排辊式成形。排辊成形工艺被认为是目前焊管生产技术发展的趋势。对于采用排辊成形工艺的直缝焊管成形机组而言，其成形工艺参数直接决定了轧辊在空间的成形位置姿态，是影响成形质量的最直接因素。合理的成形工艺参数可以较好地分配不同成形段下板带的横向弯曲变形，从而在理论上减少产品成形缺陷发生的概率，显著改善变形管坯的成形质量。在焊管传统辊弯成形机组中各成形道次大都采用平辊或立辊实现板材的横向弯曲，机组中成形轧辊的自由度调节相对简单，其各道次轧辊的成形工艺参数只需要依据所确定的带钢成形底线和花型图进行简单计算即可获得，相应地，生产现场机组中各成形轧辊也只需要做上下(平辊)或者左右(立辊)的平移调整即可到位，所以焊管传统辊弯成形机组的成形工艺参数确定相对容易。但是，对于采用排辊成形工艺的焊管机组而言，由于机架上所安装的小排辊是作为一个整体进行调整，且其每个排辊段均有将近5个调整自由度(出、入口宽度和高度的平动以及绕辊梁的旋转)，因此要根据板带的花型设计图来计算出相应排辊段的成形工艺参数也就变得非常困难。目前国内外对于直缝焊管排辊成形机组的成形工艺参数确定的研究基本处于空白，绝大部分的焊管生产企业大都是采用经验法或试凑法来获得排辊段的成形工艺参数，其不仅费时费力，增加生产成本，而且也缺乏科学的理论依据，很难达到成形工艺参数的量化和优化。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种，针对当前焊管生产企业基本依靠经验和试凑法来获取焊管排辊成形机组的成形工艺参数这一现状，为了使排辊成形工艺参数具有更好的理论依据，同时缩短新规格产品的开发周期，减少原材料浪费，降低直缝焊管生产成本。通过本方法能够科学、准确、快速、高效地实现从板带花型图到直缝焊管排辊成形机组成形工艺参数获取，具有较好地可靠性和实用性，由其确定的成形工艺参数可直接用于现场直缝焊管的生产和制造。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括以下步骤第一步，以排辊辊心为原点，建立第一局部坐标系；所述的第一局部坐标系，即X3Y3Z3是指排辊轴线为)(3轴，第一局部坐标系的&轴与全局坐标系下的Z轴方向一致，根据排辊的截面轮廓形状，建立相应的截面轮廓参数方程，设P为排辊轮廓线上的一点(X3，y3，Z3)，在第一局部坐标系的原点03，即排辊辊心下，根据小排辊的轮廓形状，写出排辊轮廓线的参数方程权利要求1.一种，包括以下步骤 第一步，以排辊辊心为原点，建立第一局部坐标系；第二步，以过排辊轴线的辊梁横截面圆心为原点，建立第二局部坐标系并构造出所有排辊轮廓线的初始静态排辊曲面；第三步，在第二局部坐标系下采用倾角修正的方式对初始静态排辊曲面进行修正后得到成形工艺参数相关排辊曲面；第四步，以排辊机架的参考点为原点，即入口侧滑块的圆柱凸台轴线与圆孔轴线的交点，建立第三局部坐标系，并将成形工艺参数相关排辊曲面以第三局部坐标系为过渡转换至全局坐标系下的排辊曲面；第五步，将全局坐标系下的排辊曲面进行旋转修正，得到成形工艺参数相关曲面； 第六步，利用花型设计方法计算出排辊段不同成形位置下板带的花型图，从而获得排辊段出、入口侧板带的横截面形状，结合几何约束边界条件以及第五步得到的成形工艺参数相关曲面，即可算得、s、Xiqs以及Yitis的初始参数；第七步，构造出、入口处板带边缘端点沿全局坐标系下的宽度X和高度Y方向到动态排辊曲面的距离泛函Π，然后代入初始参数并经过若干次的迭代后，计算得到距离泛函π满足特定要求的所有成形工艺参数Swqs、Xiqs, Yiqs, Yoqs以及X,。第八步、根据计算所确定的各成形工艺参数S胃s、Xiqs, Yiqs, Yoqs以及X,的值，直接用于在生产现场调整排辊段成形机组上小排辊在空间的成形位置，进行直缝焊管的生产和制造。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的第一局部坐标系，即X3YJ3是指排辊轴线为)(3轴，第一局部坐标系的A轴与全局坐标系下的ζ轴方向一致，根据排辊的截面轮廓形状，建立相应的截面轮廓参数方程，设P为排辊轮廓线上的一点(X3，y3，4)，在第一局部坐标系的原点03，即排辊辊心下，根据小排辊的轮廓形状，写出排辊轮廓线的参数方程 ^Ρ、3、'RpSinO 、O3P ==^(l-cos^ + i ⑴lZ3,0 ,其中RP为小排辊的轮廓半径，R为小排辊的底径。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的第二局部坐标系，即中的轴与全局坐标系下的X轴方向一致，Z2轴与全局坐标系下的Z轴方向一致，根据排辊群在空间的排布规律，获得沿纵向成形方向各排辊轴线在空间的初始倾角(Swtis = 0时)，进而构造出过所有排辊轮廓线的初始静态排辊曲面@，则O1P = y2(2)vz2y其中P在局部坐标系O2下的坐标为(X2，y2，Z2),排辊的辊心O3在局部坐标系1 下的坐标位置为、=(x32，y32，z32)T，当Swtis = 0，辊梁轴线平行于成形方向时，2O3的位置则根据排辊群在空间的排布规律确定将式( 写成齐次形式，则可构造出过所有排辊轮廓线的初始静态排辊曲面◎的齐次形式G2、4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的倾角修正是指在得到初始静态排辊曲面@的基础上，据旋转控制参数Swtis计算出排辊倾角的修正值θ z(Swtis)，在第二局部坐标系下，经过一次旋转变换即可得到修正后的与成形工艺参数Swtis相关排辊曲面 ◎的齐次形式5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的第三局部坐标系，即中&轴与全局坐标系下的X轴方向一致，Z1轴与全局坐标系下的Z轴方向一致，辊梁的轴线平行于板带纵向的成形方向，即)(ias = Xoas, Yias = Y。as，即此时的排辊曲面仅由Swas、)(ias以及Yias三个成形工艺参数确定，根据点A与O1间的相对距离关系，利用平移变换，先将排辊曲面O2Pz转换成在局部坐标系O1下的曲面O1Pz ,再根据点O1与0间的相对距离关系，再次利用平移变换，将曲面转换成全局坐标系0下的曲面δζ,曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李大永，蒋劲茂，任强，唐鼎，
申请(专利权)人：上海交通大学，无锡凯博易机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：