CN105537325B - 大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形 - Google Patents

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Abstract

一种大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形，其特征在于：以辊形对称线为对称轴，二辊矫直机凸辊辊形曲线由四次曲线段AB、斜直线段BC和过渡圆弧段CD组成，辊形曲线上各段相切并平滑连接，四次曲线段由方程y＝ax4+bx3+cx2+dx+e确定，其中，坐标原点为辊形对称线与矫直辊轴线的交点，a、b、c、d、e为辊形优化系数。本发明辊形使用范围更宽，而且有很高的矫直质量，同时方便了辊形曲线的加工。

Description

大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形
技术领域 本发明涉及一种冶金机械技术领域，特别是涉及一种二辊矫直机凸辊辊形。
背景技术 二辊矫直作为高精度矫直，矫直机的两工作辊为一凹一凸，凸辊和凹辊沿被矫管/棒材的轴线方向交叉布置，两工作辊的旋转方向相同。管/棒材在辊缝中间螺旋前进，前进过程中在辊形曲线的作用下反复弯曲达到矫直的目的。二辊矫直机不仅矫直精度高而且能够矫直圆材端部的弯曲，已经被广泛应用。英国的布朗克斯(BRONX)公司的二辊矫直机专利技术(专利号为US4176537)，公开了矫直机矫直辊的布置形式、传动方式和辊形曲线等，其辊形为两段双曲线光滑连接，但是没有给出辊形曲线的数学表达式。申请号为200710139355.9，名称为“大直径管/棒材二辊矫直机凹辊辊形曲线”的专利申请，凹辊辊形为从对称中心向两边依次为三段不等半径圆弧、一段斜直线、一段反向圆弧和一段过渡圆弧。专利申请号201110083574.6，名称为“大直径厚壁管二辊矫直滚光机凹辊辊形曲线”，辊型曲线从对称轴起到凹辊端顶依次为矫直圆弧段、滚光段、过渡圆弧段和辊端圆角。申请号为201510053004.0，名称为“一种二辊矫直机凹辊辊形的设计方法”，确定出了辊腰段、辊腹段和辊胸段的反弯曲率比。以上都是关于二辊矫直中凹辊辊形的设计，目前国内的二辊矫直机凸辊多采用圆柱或辊形曲线为两段圆弧的方式，虽然制造简单，但是无法满足大直径管/棒材的矫直要求。国内对于大直径二辊矫直机的核心技术及其辊形曲线的设计方法一直没能掌握。
发明内容 本发明提供一种辊形曲线的矫直效果好，矫直过程稳定的大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以辊形对称线为对称轴，二辊矫直机凸辊辊形曲线由四次曲线段AB、斜直线段BC和过渡圆弧段CD组成，辊形曲线上各段相切并平滑连接。
四次曲线段由方程y＝ax4+bx3+cx2+dx+e确定，其中，坐标原点为辊形对称线与矫直辊轴线的交点，a、b、c、d、e为辊形优化系数，其取值区间如下：
a的取值范围为-1.9E-9～-0.7E-9，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定a的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值。
b的取值范围为7E-7～9.5E-7，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定b的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值。
c的取值范围为-1.6E-4～-1.45E-4，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定c的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值。
d的取值范围为-0.02～0.005，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定d的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值。
e的取值范围为270～350，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定e的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值。
四次曲线段AB、斜直线段BC和过渡圆弧段CD在水平方向的投影长度由公式L1～L3＝Y×dmin×π×tanαmax确定。
其中：
L1为四次曲线段AB在水平方向的投影长度。
L2为斜直线段BC在水平方向的投影长度。
L3为过渡圆弧段CD在水平方向的投影长度。
Y为投影长度系数，Y的取值范围是2～6。
dmin为被矫管/棒材的最小直径。
过渡圆弧段R1＝20mm～50mm。
斜直线段与水平轴线的夹角为f，f的取值范围为5°～7°。
矫直辊与矫直方向的最大夹角为αmax，αmax＝10°～20°。
本发明与现有技术相比的优点是：与传统的圆柱或辊形曲线由两段圆弧组成的凸辊辊形设计方法相比，辊形使用范围更宽，而且有很高的矫直质量，同时方便了辊形曲线的加工。
附图说明
图1是大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形的示意图；
图2是本发明实施例1中二辊矫直机凸辊辊形的示意图。
在图1中，凸辊辊形曲线以辊形对称线为对称轴，包括四次曲线段AB、一段斜线BC和一段过渡圆弧CD。四次曲线段、斜直线段和过渡圆弧在水平方向的投影长度为L1、L2-L1、L3-L2。
具体实施方式
实施例1
当被矫棒材d＝100mm，矫直辊轴线与矫直方向最大夹角αmax＝20°时辊形曲线中的各参数值取值如下：
四次曲线段中辊形优化系数a、b、c、d、e的取值为
a＝-1.8E-9；
b＝8E-7；
c＝-1.5E-4；
d＝-0.011；
e＝285；
L1＝3×100×π×tan20°＝343.03；
L2＝3.7×100×π×tan20°＝423.07；
L3＝4×100×π×tan20°＝457.37；
R1＝20mm；
f＝6°。
以辊形对称线为对称轴，使四次曲线AB与斜直线BC相切、斜直线BC与过渡圆弧CD相切便可得到凸辊辊形曲线的母线，辊形曲线如图2所示。
二辊矫直机凸辊辊形出入口BC为直线段，可以保证被矫工件的顺利咬入，四次曲线段AB对管棒材进行反复弯曲进而达到矫直的目的。
经实验验证，棒材矫直效果很好，矫直过程稳定。使用这种二辊矫直机凸辊辊形曲线的设计方法所设计的辊形曲线特别适合Φ100mm-200mm管棒材的矫直加工。

Claims (1)

1.一种大直径管/棒材二辊矫直机凸辊辊形，其特征在于:以辊形对称线为对称轴，二辊矫直机凸辊辊形曲线由四次曲线段AB、斜直线段BC和过渡圆弧段CD组成，辊形曲线上各段相切并平滑连接，四次曲线段由方程y＝ax4+bx3+cx2+dx+e确定，其中，坐标原点为辊形对称线与矫直辊轴线的交点，a、b、c、d、e为辊形优化系数，其取值区间如下：
a的取值范围为-1.9E-9～-0.7E-9，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定a的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值；
b的取值范围为7E-7～9.5E-7，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定b的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值；
c的取值范围为-1.6E-4～-1.45E-4，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定c的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值；
d的取值范围为-0.02～0.005，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定d的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值；
e的取值范围为270～350，根据被矫管/棒材的最小直径dmin确定e的取值，被矫管/棒材的最小直径大时取大值；
四次曲线段AB、斜直线段BC和过渡圆弧段CD在水平方向的投影长度由公式L1＝Y1×dmin×π×tanαmax、L2＝Y2×dmin×π×tanαmax、L3＝Y3×dmin×π×tanαmax确定；
其中：
L1为四次曲线段AB在水平方向的投影长度；
L2为斜直线段BC在水平方向的投影长度；
L3为过渡圆弧段CD在水平方向的投影长度；
Y1、Y2、Y3分别为投影长度系数，Y1、Y2、Y3的取值范围均是2～6；
dmin为被矫管/棒材的最小直径；
过渡圆弧段R1＝20mm～50mm；
斜直线段与水平轴线的夹角为f，f的取值范围为5°～7°；
矫直辊与矫直方向的最大夹角为αmax，αmax＝10°～20°；
以辊形对称线为对称轴，使四次曲线段AB与斜直线段BC相切、斜直线段BC与过渡圆弧段CD相切便可得到凸辊辊形曲线的母线。
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