[發明專利]一種考慮增厚系數的圓管成型方矩形管孔型設計方法

有效

• 申請號: 202110057360.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112906146B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 杜鳳山;邢夢龍;裴新元;趙云鵬
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F113/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發明涉及一種考慮增厚系數的圓管成型方矩形管孔型設計方法，包括以下步驟：確定相鄰兩個道次中性層周長與其對應增厚系數、延伸系數之間的關系；確定相鄰兩個道次之間輥徑比與其延伸系數之間的關系；確定各個道次擴展系數、增厚系數、延伸系數與各道次管壁厚度之間的相互匹配關系；計算各個道次孔型，并繪制輥花圖。在圓管成型方矩形管過程中，通常默認管壁成型過程中保持不變，但在實際生產中，會出現管壁增厚現象，影響截面成型尺寸精度，其原因是管壁內側無約束成型機制，而本發明所提出的設計方法基于體積不變定律、金屬連軋秒流量相等原則和拓撲映射原理能夠實現方矩形管的精確成型，成型效果極佳。

技術領域

本發明涉及冷彎成型技術領域，尤其涉及一種考慮增厚系數的圓管成型方矩形管孔型設計方法。

背景技術

方矩形管是冷彎型鋼生產中產量最大的品種之一，冷彎方矩形管有兩種方式，一種是直接成方，另一種是圓成方，而兩種方式中，圓成方的產品質量更好，機組成型速度更快、效率更高，在孔型設計中，一般的設計思想都是默認管壁成型過程中保持不變，但在實際生產過程中，會出現管壁增厚的現象，從而影響成型截面尺寸，使其不能實現精準成型。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種考慮增厚系數的圓管成型方矩形管孔型設計方法，該方法能夠有效提升孔型截面尺寸精度、成型效果極佳。

本發明采用的技術手段如下：

本發明所提出的一種考慮增厚系數的圓管成型方矩形管孔型設計方法

所述方法包括如下步驟：

步驟S1，在圓管輥彎成型方矩形管過程中，根據體積不變定律推導出初始成型道次與最終成型道次之間中性層周長與其對應增厚系數、延伸系數之間的關系；

步驟S2，將步驟S1進行一般化處理，基于體積不變定律確定任意兩個道次之間中性層周長與其對應增厚系數、延伸系數之間的關系；

步驟S3，根據連軋過程中的金屬秒流量相等原則推導出初始成型道次與最終成型道次之間的等效輥徑比與延伸系數之間的關系；

步驟S4，將步驟S3進行一般化處理，基于金屬秒流量相等原則確定任意兩個道次之間的等效輥徑比與延伸系數之間的關系；

步驟S5，確定各個道次擴展系數、增厚系數、延伸系數與各道次管壁厚度之間的相互匹配關系；

步驟S6，根據拓撲映射原理確定輥花圖設計方式并進行計算；

步驟S7，根據計算參數繪制輥花圖。

進一步的，所述步驟S1的具體過程如下

根據體積不變定律推導表達式

式中：V₀為變形前圓管的體積；V_n為變形后方矩形管的體積；t₀為鋼管壁厚；L₀為鋼管長度；r₀，r₁分別為鋼管內徑與外徑；t_n為方矩形管的壁厚；a，b分別為矩形管的邊長；r₃，r₄分別為矩形管圓角處內徑與外徑；L_n為矩形管長度；S_n，S₀分別為矩形管與圓管的斷面面積；C₀，C₁分別為鋼管內周長與外周長；C₃，C₄分別為矩形管內周長與外周長；

推導如下結論：

式中：ε為總增厚系數；μ為總延伸系數；K為總擴展系數。

進一步的，所述步驟S2的具體過程如下