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直线
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基于矫直行程偏转模型改善金属棒的直线度,基于,矫直,行程,偏转,模型,改善,改良,金属棒,直线
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基于矫直行程偏转模型改善金属棒的直线度 卢红，凌和， 晓，郭昌桥 1 武汉理工大学机电工程学院，武汉 430070; 2弗劳恩霍夫机床和成型技术研究所，德国开姆尼斯 矫直技术是提高金属棒直线度的重要手段之一。基于数学方法和弯曲实验和数值模拟提出了一种预测矫直行程的新方法。实验和数值模拟是通过弹塑性理论下的冲压矫直工艺的数学加载冲程模型进行的。对于直线导轨，作为示例，可以通过对弯曲实验结果和有限元法（ 拟数据进行对比和整合来实现侧重于直线行程预测的行程偏转模型。然后，基于精确矫直行程 - 偏转模型提出了用于预测矫直行程的公式。具有高精度的冲程预测公式可以适用于高直线度金属棒制造工艺和自动矫直机中的矫直行程预测。 平直度，矫正行程，偏转，行程预测，金属条 金属棒，如金属管，棒，轨道，是制造业的绝对必要部件之一。运输过程中的外部或内部力量和温度变化以及其他不同类型的加工过程可能是金属棒变形的直接原因。金属棒的平直度通常不足以满足工业要求，因此必须对各种高精度产品进行矫直 1。矫直技术被采纳为制造业最重要的工艺之一。对于不同的加工对象，可以选择不同的方法来矫直杆部件。经常使用的矫直方法包括压直矫直，平行辊矫直，斜辊矫正，转动轮毂矫直，拉伸矫直和拉伸矫直。与滚筒矫直相比，矫直矫直方法具有很大的矫直力，最大的柔韧性和高的可控性和精度，可广泛应用于大型管材，棒材， 非金属材料等金属棒的矫直过程中对称截面型材，导轨，不规则断面长轴部件和特殊钢件。 随着自动矫直机的出现，矫直技术的理论逐渐成为当前精确矫直控制研究的重点 2。然而，难以提高理论矫直模型的精度。 参考文献。 3出了一种通过控制中风建立理论矫直模型的方法，这是矫正行程准确计算的关键因素。一般来说，矫直行程可以通过弹塑性理论，有限元法或经验公式 7计算。但他们都有自己的限制。目前，大多数研究主要集中在轴杆和管状杆上，在不规则部分上几乎没有完成。此外，矫直模型过度依赖理论，计算量大，缺乏实用性 。同时，直线过程是一个多步弯曲问题 12。 因此，本文着重于针对所有对称和非对称截面金属棒的直线度矫直技术，包括机床导轨，电梯导轨，铁路轨道，无缝钢管，油田钻杆，截面钢部分原始弯曲多次偏转，可满足钢铁，冶金，汽车，机床等行业市场的高精度和灵活性的矫直要求。在以前的研究中，在一定程度上建立了精密矫直模型，并预测了金属棒的矫直行程。本文提出了一种基于弹塑性理论建立的载荷冲击模型的行程偏转模型，主要是一种矫直行程偏转模型，并用有限元法进行实验和数值模拟。 2基于弹塑性理论的矫直行程偏转模型 在压力矫直过程中，金属棒可以分为多个单弧进行多步矫直。以单弧弯曲部件为例。矫直过程主要包括反向弯曲相和弹性回弹相。矫直笔画预测可以用金属弹性塑料图和数学公式来描述。首先，图 1显示了矫直过程的载荷冲程（ 线模型 4。在该图中，装载过程包括弹性解除阶段 弹塑性变形阶段 据简单的卸载规律， 认为是一个弹性回弹阶段，所以 ， 果可以通过测量获得导向器的初始偏转，则可以定义点 后确定确定对应的矫直行程 C 的点 图 1负载冲程模型。 由于与其跨度的弯曲轻微变形，分析了基于平面假设的矫直过程和 应的影响的无知。应力应变模型被认为是弹塑性材料的理想模型。由于该截面与矩形相似，因此应根据直角段的理论进行分析，并计算实际的截面矩（ I）。 图 2中，弹性载荷阶段（ 载荷冲击关系表示为 弹性卸载阶段（ 载荷冲程关系表示为 其中 是行程，是初始反偏， 载荷。 图 2金属棒的弯矩图。 弹塑性装载阶段，根据导轨的弯曲应力 - 应变关系，矩 塑性弯曲比 其中 是弹性区域比（ 0,1），其为 弹性 - 塑性接头的厚度与截面的厚度。当 = 1时，它处于纯弹性弯曲 阶段 M = 1;当 = 0 时，它处于弹性塑料 极限弯曲阶段和 M = 图 2显示了金属棒的塑性变形区和弯矩图，金属棒中点处的压力由 13 因此，不同阶段的极限载荷可以表示为 在弹塑性加载阶段，根据导轨的弯曲应力 - 应变关系和材料特性，通过分析弹塑性变形中挠曲与曲率的关系，中间的下推行程（）导轨点可以表示为 13 以 料和参数的性质可以如下获得：弹性模量 E = 190089服应力 = 382度 2l = 200金属弹性曲线和公式可以看出，直线导轨的拉直载荷冲程模型可以通过数学模型计算，如图 3所示。 笔画偏转模型可以通过 样可以在初始偏转测量时使矫正行程方便，如图 4所示。从图 3可以看出，最大每次矫直行程为 则可能会导致铁轨断裂。所以，导轨可以多步进行。与初始偏转相对应的行程预测可以在图 4和表 1中表示，表 1是行程偏转模型不可或缺的组成部分。 图 3基于理论的矫直负荷行程模型 图 4基于理论的行程偏转模型。 3矫直行程偏转模型基于实验 设计了一个主要基于矫直行程预测方法来建立行程偏转模型的实验。采用三点反向弯曲过程的试验过程，研究了该导轨中跨结构变形与荷载的关系。基于由校正处理中的补偿知识数据库组成的实验数据，可以从负载行程模型精确计算直线行程。它将是验证和修改其他方法建立的模型的标准模型。 弯曲实验由 341 电液伺服材料试验机进行，载荷能力为 100 行机构行程 75 荷精度相对误差小于 位移和载荷数据通过相应的引伸计传感器输出。整个工作过程由计算机及其控制软件操作。图 5示出了弯曲实 验装置。 实验的材料和条件与模拟条件相同。 为了减少和补偿测试的误差，将实验设计为三个连续的部分。如图 6所示，由负载控制的弯曲过程的第一部分是在完全弹性阶段工作的加载过程的主要原理。负载尺寸为 1000N。在第二部分中，由位移控制的装载过程加载到预定的行程。第三部分主要涉及卸载过程，冲头完全从试样中取出。对每个样品进行不同位移的各种载荷，并从计算机控制的测试装置获得大量轨道中跨位置和压力 的实时数据。因此，行程和相应的残余挠度可用于通过数据处理来分析弯曲过程和性能。 初始挠度（ 行程（ 力（ N） 6779 6865 5弯曲实验装置 图 6测试程序。 记录的实验数据显示轨道中跨的实时绝对位置和压力 ，从每个曲线模型可以获得轨道中跨的初始位置和导轨的材料阶段。第一次实验的初始位置为 助于确定相对坐标点，而下推方向设置正方向以方便处理数据。表 2 显示了数据处理后的行程和负载数据，包括实验样品的回弹和行程和负载。 矫正负荷行程模型可以与表 2 中的弯曲实验数据相反地建立。精加工后的实验结果由件绘制，如图 7 所示。该模型是矫直卒中预测的基础，以相反的方法推导出行程偏差模型。 实验号相对位置 装载前（ 对位置 1 0 0 0 图 7基于实验结果的矫直负荷行程模型。 4矫直行程偏转模型 基于数值模拟 基于有限元分析软件 金属棒零件 3 点反向弯曲的压头矫直过程进行了仿真。 是一种材料非线性分析过程。首先，建立了 5导轨的有限元模型。导轨长 250 距为 200 始挠度为 松比 P = 了获得准确的结果，基本数值模型在3给出。该模型由 6880 个元素和 30923个节点组成。 轨道的边界条件与实际载荷条件相同，限制跨距两端和中跨位置的载荷。模拟过程包括加载和卸载部分。然后使用 此，可以通过模拟一组压力或冲程动作来获得相应的下推行程和剩余偏转。 图 8（ a）显示了第二节中导轨中跨位移为 1.7 方向的位移轮廓图。当压力卸载到 0时的地图如图 8（ b）所示。装载阶段的最大行程为 8（ a），卸载后残余挠度为 8（ b）。从有限元模拟数据（图 8（ c）和（ d）获得位移对应的应力映射图。可以看出，在这个模拟过程
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