大直徑管/棒材二輥矯直機凸輥輥形曲線的制作方法
【專利說明】
[0001 ]技術領域本發明涉及一種冶金機械技術領域，特別是涉及一種二輥矯直機凸輥輥形曲線。
[0002]【背景技術】二輥矯直作為高精度矯直，矯直機的兩工作輥為一凹一凸，凸輥和凹輥沿被矯管/棒材的軸線方向交叉布置，兩工作輥的旋轉方向相同。管/棒材在輥縫中間螺旋前進，前進過程中在輥形曲線的作用下反復彎曲達到矯直的目的。二輥矯直機不僅矯直精度高而且能夠矯直圓材端部的彎曲，已經被廣泛應用。英國的布朗克斯(BRONX)公司的二輥矯直機專利技術(專利號為US4176537)，公開了矯直機矯直輥的布置形式、傳動方式和輥形曲線等，其輥形為兩段雙曲線光滑連接，但是沒有給出輥形曲線的數學表達式。申請號為200710139355.9，名稱為“大直徑管/棒材二輥矯直機凹輥輥形曲線”的專利申請，凹輥輥形為從對稱中心向兩邊依次為三段不等半徑圓弧、一段斜直線、一段反向圓弧和一段過渡圓弧。專利申請號201110083574.6，名稱為“大直徑厚壁管二輥矯直滾光機凹輥輥形曲線”，輥型曲線從對稱軸起到凹輥端頂依次為矯直圓弧段、滾光段、過渡圓弧段和輥端圓角。申請號為201510053004.0，名稱為“一種二輥矯直機凹輥輥形的設計方法”，確定出了輥腰段、輥腹段和輥胸段的反彎曲率比。以上都是關于二輥矯直中凹輥輥形的設計，目前國內的二輥矯直機凸輥多采用圓柱或輥形曲線為兩段圓弧的方式，雖然制造簡單，但是無法滿足大直徑管/棒材的矯直要求。國內對于大直徑二輥矯直機的核心技術及其輥形曲線一直沒能掌握。
[0003]
【發明內容】
本發明提供一種輥形曲線的矯直效果好，矯直過程穩定的大直徑管/棒材二輥矯直機凸輥輥形曲線。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:以輥形對稱線為對稱軸，二輥矯直機凸輥輥形曲線由四次曲線段AB、斜直線段BC和過渡圓弧段CD組成，輥形曲線上各段相切并平滑連接。
[0005]四次曲線段由方程y= ax4+bx3+cx2+dx+e確定，其中，坐標原點為棍形對稱線與矯直輥軸線的交點，a、b、c、d、e為輥形優化系數，其取值區間如下:
[0006]a的取值范圍為-1.9E-9?-0.7E-9，根據被矯圓材的直徑dmin確定a的取值，被矯圓材的直徑大時取大值。
[0007]b的取值范圍為7E-7?9.5E-7，根據被矯圓材的直徑dmin確定b的取值，被矯圓材的直徑大時取大值。
[0008]c的取值范圍為-1.6E-4?-1.45E-4，根據被矯圓材的直徑dmin確定c的取值，被矯圓材的直徑大時取大值。
[0009]d的取值范圍為-0.02?0.005，根據被矯圓材的直徑dmin確定d的取值，被矯圓材的直徑大時取大值。
[0010]e的取值范圍為270?350，根據被矯圓材的直徑dmin確定e的取值，被矯圓材的直徑大時取大值。
[0011]四次曲線段AB、斜直線段BC和過渡圓弧段CD在水平方向的投影長度由公式L1、L2、L3 = YXdminXJiXtanamax確定，Y為投影長度系數。Y的取值范圍是2?6。
[0012]dmin為被矯管材的最小直徑。
[0013]過渡圓弧段Rl = 20mm?50mm。
[0014]斜直線段與水平軸線的夾角為f，f的取值范圍為5°?7°。
[0015]矯直輥與矯直方向的最大夾角為amax，amax=10°?20°。
[0016]本發明與現有技術相比的優點是:與傳統的圓柱或輥形曲線由兩段圓弧組成的凸輥輥形相比，輥形使用范圍更寬，而且有很高的矯直質量，同時方便了輥形曲線的加工。
【附圖說明】
[0017]圖1是大直徑管/棒材二輥矯直機凸輥輥形曲線的示意圖；
[0018]圖2是本發明實施例1中二輥矯直機凸輥輥形曲線的示意圖。
[0019]在圖1中，凸輥輥形曲線以輥形對稱線為對稱軸，包括四次曲線段AB、一段斜線BC和一段過渡圓弧CD。四次曲線段、斜直線段和過渡圓弧在水平方向的投影長度為LUL2-L1、L3-L2o
【具體實施方式】
[0020]實施例1
[OO21 ]當被矯棒材d = 10mm，矯直棍軸線與矯直方向最大夾角amax = 20°時棍形曲線中的各參數值取值如下:
[0022]四次曲線段中輥形優化系數a、b、c、d、e的取值為
[0023]a = -1.8E-9；
[0024]b = 8E-7；
[0025]c = -l.5E-4；
[0026]d = -0.011 ；
[0027]e = 285；
[0028]Ll = 3X100X3iXtan20° =343.03；
[0029]L2 = 3.7X100X3iXtan20° =423.07；
[0030]L3 = 4X100X3iXtan20° =457.37；
[0031]Rl=20mm；
[0032]f = 6°。
[0033]以輥形對稱線為對稱軸，使四次曲線AB與斜直線BC相切、斜直線BC與過渡圓弧⑶相切便可得到凸輥輥形曲線的母線，輥形曲線如圖2所示。
[0034]二輥矯直機凸輥輥形出入口BC為直線段，可以保證被矯工件的順利咬入，四次曲線段AB對管棒材進行反復彎曲進而達到矯直的目的。
[0035]經實驗驗證，棒材矯直效果很好，矯直過程穩定。這種二輥矯直機凸輥輥形曲線特別適合Φ 100mm-200mm管棒材的矯直加工。
【主權項】
1.一種大直徑管/棒材二輥矯直機凸輥輥形曲線，其特征在于:以輥形對稱線為對稱軸，二輥矯直機凸輥輥形曲線由由四次曲線段AB、斜直線段BC和過渡圓弧段⑶組成，輥形曲線上各段相切并平滑連接，四次曲線段由方程y = ax4+bx3+cx2+dx+e確定，其中，坐標原點為輥形對稱線與矯直輥軸線的交點，a、b、c、d、e為輥形優化系數，其取值區間如下: a的取值范圍為-1.9E-9?-0.7E-9，根據被矯圓材的直徑dmin確定a的取值，被矯圓材的直徑大時取大值； b的取值范圍為7E-7?9.5E-7，根據被矯圓材的直徑dmin確定b的取值，被矯圓材的直徑大時取大值； c的取值范圍為-1.6E-4?-1.45E-4，根據被矯圓材的直徑dmin確定c的取值，被矯圓材的直徑大時取大值； d的取值范圍為-0.02?0.005，根據被矯圓材的直徑dmin確定d的取值，被矯圓材的直徑大時取大值； e的取值范圍為270?350，根據被矯圓材的直徑dmin確定e的取值，被矯圓材的直徑大時取大值； 四次曲線段AB、斜直線段BC和過渡圓弧段CD在水平方向的投影長度由公式L1、L2、L3 =Y X dmin XitX tanamax確定，Y為投影長度系數，Y的取值范圍是2?6; dmin為被矯管材的最小直徑； 過渡圓弧段Rl = 20mm?50mm; 斜直線段與水平軸線的夾角為f，f的取值范圍為5°?7° ; 矯直輥與矯直方向的最大夾角為amax，amax= 10°?20°。
【專利摘要】一種大直徑管/棒材二輥矯直機凸輥輥形曲線，其特征在于:以輥形對稱線為對稱軸，二輥矯直機凸輥輥形曲線由四次曲線段AB、斜直線段BC和過渡圓弧段CD組成，輥形曲線上各段相切并平滑連接，四次曲線段由方程y＝ax4+bx3+cx2+dx+e確定，其中，坐標原點為輥形對稱線與矯直輥軸線的交點，a、b、c、d、e為輥形優化系數。本發明與傳統的圓柱或輥形曲線由兩段圓弧組成的凸輥輥形相比，輥形使用范圍更寬，而且有很高的矯直質量，同時方便了輥形曲線的加工。
【IPC分類】B21D3/02
【公開號】CN105537325
【申請號】CN201610042271
【發明人】孫登月, 金福生, 許石民
【申請人】燕山大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月21日