CN109261748A - 一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法 - Google Patents

一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，具有这样的特征，包括：矫直模块，具有用于输送板材的前辊道、设置在前辊道后的用于接收输入的板材并将该板材夹紧传输的夹辊道、用于对从夹辊道输入的板材进行矫直的矫直机以及用于引导矫直后的板材传输的后辊道；原始材料检测模块，设置在前辊道，具有用于收集板材初始数据的检测器；压下规程参数计算模块，与原始材料检测模块通信连接，利用计算机根据初始数据通过压下规程参数设计方法计算下压量；辊缝调节模块，根据压下规程参数计算模块得到的下压量进行辊缝调节；以及状态监测模块，设置在后辊道，用于对后辊道中矫直后的板材进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品。

Description

一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法。
背景技术
矫直作为板形精整与残余应力控制的一道重要工序，对于高品质板材的生产具有重要意义。辊式矫直工艺以矫直效果良好、生产效率高的特点，广泛应用于板材的连续生产。辊式矫直机作为保证板材平直度、消除残余应力的重要设备，其压下规程的合理设定和板材的最终质量有着直接的关系。但是在实际生产中制定的压下规程精度普遍较低,且缺乏理论依据，精矫之前往往需要反复试矫才能得到符合要求的压下工艺参数。
近年来，随着矫直工艺理论的发展，专家和学者对板材加工过程中的力学变形特性进行了广泛研究，包括不同下压量对矫后板材平直度和残余应力的影响、板材的弯曲曲率对残余应力的影响以及仅改变其中一个辊的下压量，沿板长方向纵向残余应力的变化趋势。目前的研究侧重于分析不同压弯量对矫后板材残余应力和平直度的影响，都未考虑不同板材材料属性间的差异、压弯量和反弯曲率比的关系，没有将有限元的精确与解析法的快捷两种特点结合起来建立符合实际变形规律的矫直模型。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法。
本发明提供了一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，具有这样的特征，包括：矫直模块，具有用于输送板材的前辊道、设置在前辊道后的用于接收前辊道输入的板材并将该板材夹紧传输的夹辊道、用于对从夹辊道输入的板材进行矫直的矫直机以及用于引导矫直后的板材传输的后辊道；原始材料检测模块，设置在前辊道，具有用于收集前辊道输送的板材的初始数据的检测器；压下规程参数计算模块，与原始材料检测模块通信连接，利用计算机根据初始数据通过压下规程参数设计方法计算出反弯曲率半径并通过该反弯曲率半径计算下压量；辊缝调节模块，设有与压下规程参数计算模块通信连接的用于接收下压量的数据接收单元以及用于根据下压量来进行辊缝调节的处理单元；以及状态监测模块，设置在后辊道，包含有板型测量器，用于对后辊道中矫直后的板材进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品，其中，矫直机中有多个矫直辊，矫直机上排为调节下压量来对板材进行矫直的多个工作矫直辊，下排为位置固定不变的多个固定矫直辊。
在本发明提供的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统中，还可以具有这样的特征：其中，状态监测模块中还具有错误报警装置，当检测到矫正后的板材为平直度大于4mm/m的不合格产品时，会触发警报并将不合格产品分开存放后重新进行加工矫直。
在本发明提供的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统中，还可以具有这样的特征：其中，矫直机的上排与下排每三个相邻的矫直辊作为一个矫直单元，板材在每个矫直单元发生一次反弯变形。
本发明还提供了一种采用基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，板材通过前辊道与夹辊道输送到矫直机，同时通过原始材料检测模块来获取板材的初始数据；
步骤2，利用计算机根据初始数据通过压下规程参数计算模块得到工作矫直辊的下压量，并根据得到的下压量通过辊缝调节模块对工作矫直辊的下压量进行调节；
步骤3，调节完成后，工作矫直辊与固定矫直辊按照相同大小的速度进行旋转从而对板材进行矫直；
步骤4，矫直完成后，工作矫直辊抬起，通过后辊道引导矫直后的板材传输并通过板型测量器进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品，并将格产品与不合格产品分开存放。
在本发明提供的一种采用基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2包括以下子步骤：步骤1，根据板材的材料属性计算弹性极限曲率半径ρt：
步骤2，根据公式(2)计算上排入口处的工作矫直辊的反弯曲率半径ρw1：
步骤3，根据公式(3)计算上排出口处的工作矫直辊的反弯曲率半径
步骤4，根据公式(4)计算上排入口处的工作矫直辊的下压量
步骤5，根据公式(5)计算上排出口处的工作矫直辊的下压量
步骤6，根据等比例分布的线性规律，结合上排入口处的工作矫直辊的下压量以及上排出口处的工作矫直辊的下压量从而得到上排中间的工作矫直辊的下压量，
式(1)中，σt为板材的弹性极限应力，E为弹性模量，H为板材厚度，
式(2)中，Cw1为板材的反弯曲率比，对于矩形板材，取值为3-5，
式(3)中，为板材的反弯曲率比，对于上排出口处的工作矫直辊，使该反弯曲率比等于板材的弹复曲率，取值为1-1.5，
式(4)以及式(5)中，t为一个矫直单元中下排两个相邻的固定矫直辊之间的距离。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法，因为压下规程参数的设计方法是利用自主建立的数学模型进行模拟仿真和板材的初始数据采样来精准的为压下规程的确定提供依据并在在每次执行任务时都会重新优化参数以不断对参数进行进一步修正，所以，能够准确、高效的对不同材料、厚度的板材进行上排工作矫直辊下压量的确定，有效的保证了板材矫直后的平直度；因为下压量的计算以及矫直机的调试、运作均为自动化程序，所以，节省人力物力，节省企业成本和时间，提高矫直加工过程的效率；因为设置的状态监测模块可以对板材矫直结果进行再次校验，对于不合格的产品进行系统纠错以及重新矫直，所以，提高了的确定的下压量的可靠性和准确度。因此，本发明的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法，能够自动化的准确、高效的对不同类型的板材进行压下规程参数设计，保证了板材矫直后的平直度，并且节省了加工成本，提高了矫直效率。
附图说明
图1是本发明的实施例中的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的结构框图；
图2是本发明的实施例中的九辊矫直机的示意图；
图3是本发明的实施例中的一个矫直单元中矫直辊与板材的几何关系示意图；
图4是本发明的实施例中的一种采用基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直过程示意图；
图5是本发明的实施例中的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的系统工作流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
图1是本发明的实施例中的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的结构框图。
如图1所示，一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统100，具有矫直模块10、原始材料检测模块20、压下规程参数计算模块30、辊缝调节模块40以及状态监测模块50。
矫直模块10，具有用于输送板材的前辊道、设置在前辊道后的用于接收前辊道输入的板材并将该板材夹紧传输的夹辊道、用于对从夹辊道输入的板材进行矫直的矫直机以及用于引导矫直后的板材传输的后辊道。
图2是本发明的实施例中的九辊矫直机的示意图，图3是本发明的实施例中的一个矫直单元中矫直辊与板材的关系示意图。
如图2和图3所示，九辊矫直机上排为调节下压量来对板材进行矫直的多个工作矫直辊，数量为4个，下排为位置固定不变的多个固定矫直辊，数量为5个。
矫直机的上排与下排每三个相邻的矫直辊作为一个矫直单元，板材在每个矫直单元发生一次反弯变形，九辊矫直机共有7个矫直单元。
原始材料检测模块20，设置在前辊道，具有用于收集前辊道输送的板材的初始数据的检测器，通过对初始数据的处理分析得到板材的初始平直度。
压下规程参数计算模块30，与原始材料检测模块20通信连接，利用计算机根据初始数据通过压下规程参数设计方法计算出反弯曲率半径并通过该反弯曲率半径计算下压量。
辊缝调节模块40，设有与压下规程参数计算模块30通信连接的用于接收下压量的数据接收单元以及用于根据下压量来进行辊缝调节的处理单元，通过控制液压系统对工作矫直辊的下压量进行调节。
状态监测模块50，设置在后辊道，包含有板型测量器，用于对后辊道中矫直后的板材进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品。
状态监测模块50中还具有错误报警装置，当检测到矫正后的板材为平直度大于4mm/m的不合格产品时，会触发警报并将不合格产品分开存放后重新进行加工矫直。
图4是本发明的实施例中的一种采用基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直过程示意图，图5是本发明的实施例中的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的系统工作流程图。
如图4和图5所示，一种采用基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直方法，包括以下步骤：
步骤1，板材通过前辊道与夹辊道输送到矫直机，同时通过原始材料检测模块20来获取板材的初始数据。
步骤2，利用计算机根据初始数据通过压下规程参数计算模块30得到工作矫直辊的下压量，并根据得到的下压量通过辊缝调节模块40，利用液压系统对工作矫直辊的下压量进行调节。
步骤3，调节完成后，工作矫直辊与固定矫直辊按照相同大小的速度进行旋转从而对板材进行矫直。
步骤4，矫直完成后，工作矫直辊抬起，通过后辊道引导矫直后的板材传输并通过板型测量器进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品，并将格产品与不合格产品分开存放。
上述步骤2包括以下子步骤：
步骤1，根据板材的材料属性计算弹性极限曲率半径ρt：
步骤2，根据公式(2)计算上排入口处的工作矫直辊的反弯曲率半径ρw1：
步骤3，根据公式(3)计算上排出口处的工作矫直辊的反弯曲率半径
步骤4，根据公式(4)计算上排入口处的工作矫直辊的下压量
步骤5，根据公式(5)计算上排出口处的工作矫直辊的下压量
步骤6，根据等比例分布的线性规律，结合上排入口处的工作矫直辊的下压量以及上排出口处的工作矫直辊的下压量从而得到上排中间的工作矫直辊的下压量，
式(1)中，σt为板材的弹性极限应力，E为弹性模量，H为板材厚度，
式(2)中，Cw1为板材的反弯曲率比，对于矩形板材，取值为3-5，
式(3)中，为板材的反弯曲率比，对于上排出口处的工作矫直辊，使该反弯曲率比等于板材的弹复曲率，取值为1-1.5，
式(4)以及式(5)中，t为一个矫直单元中下排两个相邻的固定矫直辊之间的距离。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法，因为压下规程参数的设计方法是利用自主建立的数学模型进行模拟仿真和板材的初始数据采样来精准的为压下规程的确定提供依据并在在每次执行任务时都会重新优化参数以不断对参数进行进一步修正，所以，能够准确、高效的对不同材料、厚度的板材进行上排工作矫直辊下压量的确定，有效的保证了板材矫直后的平直度；因为下压量的计算以及矫直机的调试、运作均为自动化程序，所以，节省人力物力，节省企业成本和时间，提高矫直加工过程的效率；因为设置的状态监测模块可以对板材矫直结果进行再次校验，对于不合格的产品进行系统纠错以及重新矫直，所以，提高了的确定的下压量的可靠性和准确度。因此，本实施例的一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统及方法，能够自动化的准确、高效的对不同类型的板材进行压下规程参数设计，保证了板材矫直后的平直度，并且节省了加工成本，提高了矫直效率。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，其特征在于，包括：
矫直模块，具有用于输送板材的前辊道、设置在所述前辊道后的用于接收所述前辊道输入的板材并将该板材夹紧传输的夹辊道、用于对从所述夹辊道输入的所述板材进行矫直的矫直机以及用于引导矫直后的所述板材传输的后辊道；
原始材料检测模块，设置在前辊道，具有用于收集所述前辊道输送的所述板材的初始数据的检测器；
压下规程参数计算模块，与所述原始材料检测模块通信连接，利用计算机根据所述初始数据通过压下规程参数设计方法计算出反弯曲率半径并通过该反弯曲率半径计算下压量；
辊缝调节模块，设有与所述压下规程参数计算模块通信连接的用于接收所述下压量的数据接收单元以及用于根据所述下压量来进行辊缝调节的处理单元；以及
状态监测模块，设置在后辊道，包含有板型测量器，用于对所述后辊道中矫直后的所述板材进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品，
其中，所述矫直机中有多个矫直辊，所述矫直机的上排为调节所述下压量来对所述板材进行矫直的多个工作矫直辊，所述矫直机的下排为位置固定不变的多个固定矫直辊。
2.根据权利要求1所述的基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，其特征在于：
其中，所述状态监测模块中还具有错误报警装置，当检测到矫正后的所述板材为平直度大于4mm/m的不合格产品时，会触发警报并将所述不合格产品分开存放后重新进行加工矫直。
3.根据权利要求1所述的基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，其特征在于：
其中，所述矫直机的所述上排与所述下排每三个相邻的所述矫直辊作为一个矫直单元，所述板材在每个所述矫直单元发生一次反弯变形。
4.一种采用如权利要求1所述的基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统的矫直方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，所述板材通过所述前辊道与所述夹辊道输送到所述矫直机，同时通过所述原始材料检测模块来获取所述板材的所述初始数据；
步骤2，利用计算机根据所述初始数据通过所述压下规程参数计算模块得到所述工作矫直辊的所述下压量，并根据得到的所述下压量通过所述辊缝调节模块对所述工作矫直辊的所述下压量进行调节；
步骤3，调节完成后，所述工作矫直辊与所述固定矫直辊按照相同大小的速度进行旋转从而对所述板材进行矫直；
步骤4，矫直完成后，所述工作矫直辊抬起，通过所述后辊道引导矫直后的所述板材传输并通过所述板型测量器进行平直度检测，从而区分合格产品与不合格产品，并将所述格产品与所述不合格产品分开存放。
5.根据权利要求4所述的基于压下规程参数的矫直机压下规程调节系统，其特征在于：
其中，所述步骤2包括以下子步骤：
步骤1，根据所述板材的材料属性计算弹性极限曲率半径ρt：
步骤2，根据公式(2)计算所述上排入口处的所述工作矫直辊的反弯曲率半径ρw1：
步骤3，根据公式(3)计算所述上排出口处的所述工作矫直辊的反弯曲率半径
步骤4，根据公式(4)计算所述上排入口处的所述工作矫直辊的下压量
步骤5，根据公式(5)计算所述上排出口处的所述工作矫直辊的下压量
步骤6，根据等比例分布的线性规律，结合所述上排入口处的所述工作矫直辊的下压量以及所述上排出口处的所述工作矫直辊的下压量从而得到上排中间的所述工作矫直辊的所述下压量，
式(1)中，σt为所述板材的弹性极限应力，E为弹性模量，H为板材厚度，
式(2)中，Cw1为所述板材的反弯曲率比，对于矩形板材，取值为3-5，
式(3)中，为所述板材的反弯曲率比，对于所述上排出口处的工作矫直辊，使该反弯曲率比等于所述板材的弹复曲率，取值为1-1.5，
式(4)以及式(5)中，t为一个所述矫直单元中下排两个相邻的所述固定矫直辊之间的距离。
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