本發(fā)明屬于板帶矯直，特別涉及一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法。

背景技術(shù)：

1、矯直技術(shù)是金屬板帶材的后部工序，矯直工序是決定金屬板帶材產(chǎn)品的品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)之一。隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展，對金屬板帶材產(chǎn)品的平直度等方面提出更高的要求。

2、輥式矯直工藝利用上下兩排交錯排列的工作輥，通過多次反復(fù)彎曲使金屬板帶材經(jīng)歷復(fù)雜的彈塑性變形，從而有效消除板帶材的彎曲、翹曲和波浪缺陷。這一工藝在提高板材產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。在矯直過程中,板帶材上下表面會產(chǎn)生較大的塑性變形，而金屬經(jīng)過反復(fù)彎曲變形后，內(nèi)部塑性應(yīng)變會累積，導(dǎo)致其內(nèi)部組織性能與力學(xué)性能將會發(fā)生變化，當(dāng)累積塑性應(yīng)變量達到一定程度后，材料將會產(chǎn)生破壞。同時，過大的塑性變形會導(dǎo)致材料在后續(xù)加工工序(如沖壓)的成形性下降，增加了破裂和開裂的風(fēng)險。所以，在設(shè)置矯直機壓下量時也應(yīng)充分考慮壓下量對矯后產(chǎn)品累計塑性應(yīng)變的影響。

3、實際生產(chǎn)設(shè)定輥式矯直機的壓下量時，為了縮小殘余曲率差，現(xiàn)有技術(shù)一般都采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)盡量加大前幾輥的壓彎量，只考慮產(chǎn)品的形狀控制，沒有考慮到塑性變形量對材料力學(xué)性能的影響。綜上所述，開發(fā)考慮矯后產(chǎn)品累計塑性變形的輥式矯直機壓下量確定方法是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，該方法以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，通過計算最表層的塑性應(yīng)變量，進而確定通過下一輥時板帶材的原始曲率，能夠較為準確的計算傾斜壓下式輥式矯直機在不同壓下量時板帶所產(chǎn)生的累積塑性應(yīng)變，并針對材料許用累積塑性應(yīng)變確定首輥的壓下量范圍，可避免材料在矯直過程中因過大塑性變形而產(chǎn)生缺陷，從而降低了后續(xù)工序中的破裂和開裂風(fēng)險，減少次品率，提升了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和效率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，包括以下步驟：

3、s1：確定加工參數(shù)，具體包括輥距p，材料彈性模量e，彈性極限應(yīng)力σt，板寬b，板厚h，原始曲率比c0，輥數(shù)n，累積塑性應(yīng)變誤差ξ和許用累積塑性應(yīng)變[ε]；

4、s2：給定第二輥壓下量δ0的初始值，給定步長δδ，按照確定工件材料的彈性極限應(yīng)變εt和工件的彈性極限曲率值at；

5、s3：通過第二輥壓下量δ0、倒數(shù)第二輥壓下量δt和輥數(shù)n，按照遞減原則求得中間各輥的壓下量δ3，δ4，……，δn-2；

6、s4：確定每個輥的反彎曲率比cw2，cw3，……，cwn-1，令i＝2；

7、s5：確定通過第i輥時工件所受到的總彎曲曲率cσi，；

8、s6：確定工件表層的總應(yīng)變量εσi，應(yīng)力σwi，彈性應(yīng)變εfi，塑性應(yīng)變εci；

9、s7：根據(jù)工件表層塑性應(yīng)變和第i輥矯直前的原始曲率，確定工件的彎曲曲率c0i+1，作為下一輥矯直時的原始曲率；

10、s8：首先判斷i是否等于n-1，如果不等于，則轉(zhuǎn)到步驟s5；然后確定矯后累計塑性應(yīng)變∑|εci|，減去許用累積塑性應(yīng)變[ε]，判斷其差值的絕對值是否小于ξ，如果不小于，判斷矯后累計塑性應(yīng)變減去許用累積塑性應(yīng)變是否小于0，如果小于0，則δ0＝δ0+δδ，轉(zhuǎn)到步驟s3；如果不小于0，則δ0＝δ0-δδ，轉(zhuǎn)到步驟s3；最終得到第二輥壓下量δ0。

11、所述步驟s2中，給定第二輥壓下量δ0的初始值，第二輥壓下量δ0的初始值按照δt的2～4倍確定，步長δδ視ξ的大小而定，ξ越小δδ越小，開始先設(shè)為0.0001，若結(jié)果不收斂，可將其調(diào)小，直至結(jié)果收斂；

12、

13、式中，mt為彈性極限彎矩，i為工件的截面慣性矩。

14、所述步驟s4中，確定每個輥的反彎曲率比cw2，cw3，……，cwn-1，令i＝2，具體公式為：

15、

16、

17、式中，cw為工作輥的反彎曲率比；cc為殘余曲率比；為殘余撓度比；為彈復(fù)撓度比；為壓彎總撓度比；δt為彈性極限撓度；δw為壓彎總撓度,即壓下量。

18、根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s5中，確定通過第i輥時工件所受到的總彎曲曲率cσi，具體公式為：

19、cσi＝c0i+cwi?(7)

20、式中，cwi為第i個工作輥的反彎曲率比；c0i為工件第i輥矯直前的原始曲率比。

21、所述步驟s6中，確定表層的總應(yīng)變量εσi，應(yīng)力σwi，彈性應(yīng)變εfi，塑性應(yīng)變εci，具體公式為：

22、

23、εci＝εσi-εfi?(11)

24、式中，εci為塑性應(yīng)變，材料彈性模量e，σt為彈性極限應(yīng)力，h為板厚，cσi為通過第i輥時工件所受到的總彎曲曲率，at為工件的彈性極限曲率值。

25、所述步驟s7中，根據(jù)表層塑性應(yīng)變和第i輥矯直前的原始曲率，確定工件的彎曲曲率c0i+1，具體公式為：

26、

27、式中，c0i為工件第i輥矯直前的原始曲率比，εci為塑性應(yīng)變，εt為工件材料的彈性極限應(yīng)變。

28、本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，通過計算最表層的塑性應(yīng)變量，進而確定通過下一輥時板帶材的原始曲率，能夠較為準確的計算傾斜壓下式輥式矯直機在不同壓下量時板帶所產(chǎn)生的累積塑性應(yīng)變，并針對材料許用累積塑性應(yīng)變確定首輥的壓下量范圍，可避免材料在矯直過程中因過大塑性變形而產(chǎn)生缺陷，從而降低了后續(xù)工序中的破裂和開裂風(fēng)險，減少次品率，提升了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和效率。

29、以下將結(jié)合附圖進行進一步的說明。

技術(shù)特征：

1.一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s2中，給定第二輥壓下量δ0的初始值，第二輥壓下量δ0的初始值按照δt的2～4倍確定，步長δδ視ξ的大小而定，ξ越小δδ越小，開始先設(shè)為0.0001，若結(jié)果不收斂，可將其調(diào)小，直至結(jié)果收斂；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s4中，確定每個輥的反彎曲率比cw2，cw3，……，cwn-1，令i＝2，具體公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s5中，確定通過第i輥時工件所受到的總彎曲曲率cσi，具體公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s6中，確定表層的總應(yīng)變量εσi，應(yīng)力σwi，彈性應(yīng)變εfi，塑性應(yīng)變εci，具體公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，其特征在于：所述步驟s7中，根據(jù)表層塑性應(yīng)變和第i輥矯直前的原始曲率，確定工件的彎曲曲率c0i+1，具體公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于板帶矯直技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法。一種基于累積塑性應(yīng)變的輥式矯直機壓下量范圍計算方法，該方法以彈塑性力學(xué)為基礎(chǔ)，通過計算最表層的塑性應(yīng)變量，進而確定通過下一輥時板帶材的原始曲率，能夠較為準確的計算傾斜壓下式輥式矯直機在不同壓下量時板帶所產(chǎn)生的累積塑性應(yīng)變，并針對材料許用累積塑性應(yīng)變確定首輥的壓下量范圍。本發(fā)明可避免材料在矯直過程中因過大塑性變形而產(chǎn)生缺陷，從而降低了后續(xù)工序中的破裂和開裂風(fēng)險，減少次品率，提升了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：任玉成,靳恩輝,孫亞波,張康武
受保護的技術(shù)使用者：中國重型機械研究院股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6