冷弯成型力研究.docx

第17卷第1期Vol117Κ№1JournalofNortheasternUniversity;NaturalScienceΓΞ冷弯成型力研究习荣堂①李景方②樊永义;机械工程学院Γ摘要在研究冷弯变形过渡区基础上Κ按照成型过程中成型辊施加于坯料上的力所做的功与坯料在该道次中实现规定的几何形状产生变形所消耗的功相等的原理Κ建立了计算冷弯成型力的理论表达式.通过现场实测证实了理论计算结果与实测数据吻合良好Κ相对误差均在30%以内.关键词冷弯成型Κ成型力Κ过渡区Κ型钢.分类号TG334113连续冷弯;辊弯Γ成型过程中的成型力是冷弯型钢成型力能参数中最重要的一个参数.文献1～5从不同的角度对冷弯成型力进行了探讨.国内有关冷弯成型力能参数理论研究的资料很少Κ文献6中Κ作者在分析坯料冷弯变形过程及受力状态的基础上Κ通过对折弯区域及折弯断面弯曲应力分布规律的简化Κ建立了成型力等参数的计算公式.本文在文献7所做工作的基础上Κ对冷弯成型过程中的成型力进行理论方面探讨及实验研究.拉伸弯曲力的确定连续冷弯成型是一复杂的变形过程Κ坯料成型过程中作用于成型辊上的力即成型力也是相当复杂的.它主要包含有坯料变形的拉伸弯曲力、成型辊与坯料间相对运动产生的摩擦力Κ1以及由于各种原因引起的沿成型辊中心连线方向作用于成型辊上的附加力6伸弯曲变形力是最基本最主要的.111拉伸弯曲变形所消耗的塑性功由文献7知Κ坯料成型过程中产生拉伸弯曲变形所消耗的塑性功为等.这些力中拉t21tΗ+1a3dΗWv=Ρs∫t式中ΨL为变形过渡区长度Ψ由下式确定dz?AΣ46dz038aΗpL=?BΣ3tΗ值由文献7知⊥Ηp-3tL3tz2+Η?zΣ=z+Η?CΣc8a38a3L1995208231收到.①男Κ56Κ副教授Μ②男Κ58Κ教授.Ξ第1期习荣堂等Π冷弯成型力研究95所以有2dΗ2ΗpL3t3t=4a2z+-8a3L?DΣdz将式?CΓΚ;DΓ代入式;AΓ积分得⊥Ρst2ΗcLLΗp?ΗpΣ2Wv=-+++?1Σ24L由式;BΓ得⊥38aΗpL2=?B′Σ3t将式;B′Γ代入式;1Γ得⊥22ΡtΗΡstΗcspWv=+L?2Σ本道次之前64式中ΨΡs坯料材料的屈服极限[t坯料厚度[Ηp本道次翼缘弯曲角[Ηc翼缘的总弯曲角.112拉伸弯曲力所做的功当坯料进入稳定的成型状态之后Ψ在坯料与成型辊间相互作用着力.根据文献3的实验研究结果证明Ψ每一成型道次中的拉伸弯曲力从坯料与成型辊开始接触的入口处到与成型辊脱离接触的出口处?即二成型辊中心轴线所处的平面位置Σ呈线性分布Ψ其大小在入口处为0Ψ出口处达到最大?见图1所示Σ.于是可得到变形区内任意一点距入口处为z的成型高度Hz和单位面积上的拉伸弯曲力pz⊥ppz=Lz?3Σd图1变形区域内拉伸弯曲单位压力分布形式示意图HHz=Lz?4Σd式中Ψp出口处单位面积上拉伸弯曲力[Ld坯料在成型区与成型辊接触的长度[H每一成型道次中坯料达到所规定的成型高度.因此Ψ每一成型道次由拉伸弯曲力所做的功为LdLd211pHbzbpHLd2∫0∫0We=pz?bdzΣHz=dz=?5Σ2Ld6式中Ψb冷弯型钢腹板宽度.113拉伸弯曲力表达式建立根据功能相等原理Ψ在每一成型道次中Ψ成型辊施加于坯料上的成型力所做的功应与坯料成型过程中达到规定的断面形状而产生的横向弯曲及纵向拉伸变形所消耗的塑性功相等Ψ于是有Wv=WeΨ即1Ρst2Ηp+1Ρst2ΗcL=bpHLdΨ或6463t2L364a6Ρsa3t6tL316a3Ρst24东北大学学报;自然科学版Γ第17卷96bpHLd13L222ΡstΗp+4ΡstΗc=?6Σ2H由于拉伸弯曲力在成型区域内呈线性分布Ψ故可得总的拉伸弯曲力⊥LdbpLdP=∫0bpdz=?7Σz2将式?BΣ及式?6Σ代入式?7Σ并整理得⊥38aΗp1Ρt23Ρt2ΗP=sΗp+sc3tH224由文献7知⊥H=sin?Ηp+ΗcΣ?8Σa将式?8Σ代入式?7Σ得总的拉伸弯曲力⊥2at3ΗpP=Ρs?Ηp+3ΗcΣ?9Σ3sin2?Ηp+2ΗcΣ2实测及结果对比211实测目的及内容在某厂LWY2302SM型连续冷弯型钢机组进行在线测量.通过测取生产不同规格槽钢时的冷弯变形过渡区长度及冷弯成型力Ψ探讨不同的工艺参数对过渡区长度与成型力的影响Ψ找出它们之间的内在规律Ψ为理论研究结果提供实验依据.由式?BΣ及式?9Σ看出Ψ影响变形过渡区长度与冷弯成型力的主要因素有⊥冷弯材料的屈服极限ΡsΨ坯料厚度tΨ成型角ΗpΨΗc及型钢翼缘宽度a.本实验以现场生产的槽钢为测试对象Ψ其断面结构尺寸如图2所示.由于条件所限Ψ本实验只采用了一种材料Ψ材质为Q235Κ屈服极限Ρs为216MPa.对于道次弯曲角Ηp只做15°和30°两种情况.实验采用单因素实验法Ψ即每次只改变一个