[发明专利]直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于金属板材成形、冷弯焊接钢管成形制造设备技术领域，特别是一种直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法。

背景技术

目前，随着科学技术的向前发展，汽车、建筑、石油开采、化工、核电等行业对各类焊管需求量巨大，国内外通用的焊管成形采用的型面轧辊冷弯成形，这种方式一套轧辊只能成形一种材料一种规格的焊管，也有先进的一套轧辊可成形多个不同规格的柔性成形方式，如排辊成形、FFX成形等，其基本原理为三点弯曲成形，可通过存储在工艺数据库中的轧辊位置参数自动快速调整实现不同材料、不同规格的焊管生产，这类成形方法可节省大量的模具轧辊和调整时间，但不同材料、不同规格的焊管成形获得非常困难。

目前焊管柔性冷弯成形工艺轧辊位置参数的获得往往要有丰富工作经验的工艺人员通过大量对不同材料、不同规格的焊管成形进行反复试验，才能获得各个轧辊较为准确的位置参数，试验工作量大，时间长，成本费用很高；另一种方法就是由专业的工程技术人员通过各管材成形装备成形过程的数值仿真分析来获得辊位参数，然后再进行调试试验，这样可以节省调试时间和费用，但冷弯成形机组结构不同仿真模型的建模工作量大，板材高速移动多工序连续弯曲渐变成形仿真分析、验证难度大。目前仅有专利CN201110318153.7针对某直缝焊管排辊成形机组给出了一种工艺优化的方法，但这种方法针对性强，且确定方法极其繁琐，没有通用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直缝焊管三点弯曲柔性辊弯成形辊位参数确定方法，可较为简单、快速、准确获得W预成形后下山法三点弯曲柔性冷弯成形机组成形不同材料、不同规格焊管所需克服材料成形回弹量的各辊位接触点的坐标和侧辊轴线角度，满足焊管柔性冷弯成形辊位快速调整的需要。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种直缝焊管三点弯曲柔性冷弯成形辊位确定方法，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0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，各成形道次对应机架与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，建立的计算坐标系；

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＝0.5～1D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Δθ_i＝θ_i2-θ_i1＝2R_i1·θ_i1H/t，则减小后的半径为R_i2＝R_i1·θ_i1/(θ_i1+2R_i1·θ_i1H/t)，成形角θ_i2＝2R_i1·θ_i1H/t+θ_i1，柔性成形中两边沿W预成形的圆弧不变，其半径始终为R、圆弧顶角为θ；