直缝焊管笼式成型工艺的花型设计方法

摘要

本发明涉及直缝焊管笼式成型工艺的花型设计方法，包括步骤：步骤1.基于直缝焊管笼式成型工艺中板材上存在的变形盲区现象，提出相应的板材横向弯曲模型，所述板材横向弯曲模型将板材的横截面以中心对称的方式分为中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段；步骤2.依据所提出的板材横向弯曲模型，由板材横向弯曲模型中的中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段的几何连接关系确定板材的边缘端点位置方程。本发明的有益效果是：可以较好地弥补现有花型设计方法的不足，能使板材实际成型的横截面弯曲形状与所设计出来的花型更好吻合，在指导直缝焊管笼式成型机组的成型工艺参数设计方面具有很好的应用前景。

主权项

直缝焊管笼式成型工艺的花型设计方法，包括步骤：步骤1.基于直缝焊管笼式成型工艺中板材上存在的变形盲区现象，提出相应的板材横向弯曲模型，所述板材横向弯曲模型将板材的横截面以中心对称的方式分为中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段；所述中心弯曲段的长度由变形盲区起点确定，且其变形规律与单半径圆周弯曲法相同；非充分弯曲段的长度由变形盲区起点和终点共同决定，其弯曲半径保持恒定；边缘弯曲段的长度由变形盲区的终点确定，其弯曲角度保持恒定；所述非充分弯曲段的弯曲半径为板材形成的最终成品管半径的5～10倍；所述边缘弯曲段的弯曲角度在25～45度间取值；步骤2.依据所提出的板材横向弯曲模型，由板材横向弯曲模型中的中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段的几何连接关系确定板材的边缘端点位置方程；本步骤中，所述板材的边缘端点位置方程为： X d = X a + R 1 sin θ 1 + 2 R 2 sin θ 2 2 cos ( θ 1 + θ 2 2 ) + 2 R 3 sin θ 3 2 cos ( θ 1 + θ 2 + θ 3 2 ) Y d = Y a + R 1 - R 1 cos θ 1 + 2 R 2 sin θ 2 2 sin ( θ 1 + θ 2 2 ) + 2 R 3 sin θ 3 2 sin ( θ 1 + θ 2 + θ 3 2 ) 式中，Xa和Ya分别为板材横截面中心点的横向和厚向坐标值；R1、R2和R3分别为中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段的弯曲半径；θ1、θ2和θ3分别表示圆心角度分别为中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段的弯曲角度；步骤3.根据板材边缘水平投影在直缝焊管笼式成型机的机架入口和精成型入口处均满足连续边界条件，推得板材的边缘水平投影方程；本步骤中，板材边缘水平投影方程为： X i = ( l - 2 W f 1 ) ( Z i Z fp 1 ) 3 + ( 3 W f 1 - 3 2 l ) ( Z i Z fp 1 ) 2 + l 2 式中，Xi为板材边缘端点水平投影的横向坐标值；Zi为板材边缘端点水平投影的纵向坐标值，即纵向成形位置；l为板材初始横向宽度；Wf1为板材在精成形第一道次处的开口度;Zfp1为精成形第一道次在纵向的位置坐标值；步骤4.联立板材的边缘端点位置方程和边缘水平投影方程，确定板材中心弯曲段的弯曲角度和纵向成形位置的非线性方程；步骤5.结合板材横向弯曲模型，并根据确定板材中心弯曲段的弯曲角度和纵向成形位置的非线性方程，实现直缝焊管笼式成型工艺花型设计；本步骤中，板材中心弯曲段的弯曲角度θ1和纵向成形位置Zi的非线性方程为： [ ( l - 2 W f 1 ) ( Z i Z fp 1 ) 3 + ( 3 W f 1 - 3 2 l ) ( Z i Z fp 1 ) 2 + l 2 ] - [ al sin θ 1 2 θ 1 + ( b - a ) l sin θ 2 2 θ 2 cos ( θ 1 + θ 2 2 ) + ( b - a ) l sin θ 3 2 θ 2 cos ( θ 1 + θ 2 + θ 3 2 ) ] = 0 式中，l为板材初始横向宽度；Wf1为板材在精成形第一道次处的开口度;Zfp1为精成形第一道次在纵向的位置坐标值；θ1、θ2和θ3分别表示圆心角度分别为中心弯曲段、非充分弯曲段和边缘弯曲段的弯曲角度；a为变形盲区的起点；b为变形盲区的终点。