基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法与流程

本发明涉及辊压设计，尤其涉及基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法。

背景技术：

1、辊弯成形是一种通过顺序配置的多道次轧辊将管坯在室温下连续弯曲成形为特定截面型材的塑性加工工艺，广泛应用于汽车、建筑、航空航天等领域的异型管件制造。椭圆截面管件作为典型的异型管件，其成形质量主要取决于各道次辊型曲率的设计是否合理。

2、传统的多道次辊弯成形工艺设计中，各道次的弯曲角度分配及轧辊孔型尺寸通常在设计阶段即被一次性预先确定，主要依据设计人员的工程经验或简化的经验公式，缺乏对材料在逐道次变形过程中变形量与回弹量之间内在规律的定量考量。在回弹控制方面，现有技术多在最终道次采用过弯法或反弯法进行单次回弹补偿。上述做法导致各道次辊型曲率的确定缺乏明确的理论依据，难以满足高质量的产品要求，产品的最终精度较差。

技术实现思路

1、本发明提供了基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，解决了由于辊型曲率设计不合理，导致产品最终成形精度较差的问题。

2、本发明提供了基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，该方法包括：

3、获取管坯的基本数据，所述基本数据包括所述管坯的材料参数和结构尺寸；

4、确定所述管坯的经辊压成型后的目标参数；

5、基于所述基本数据和所述目标参数，建立对应所述管坯的变形量与回弹量之间的响应关系；所述响应关系表征在不同变形程度下所述管坯所产生的回弹量变化规律；

6、基于所述响应关系，以所述目标参数为目标约束，反推确定各道次所需的变形量，基于所述变形量确定各道次辊的辊型曲率，最终完成辊型的方案设计。

7、在一种可能的实现方式中，所述基于所述基本数据和所述目标参数，建立对应所述管坯的变形量与回弹量之间的响应关系，具体包括：

8、获取所述管坯在逐道次变形过程中的加工硬化指数和包申格效应参数，以所述加工硬化指数和所述包申格效应参数作为材料状态变量；

9、基于所述基本数据、所述目标参数以及所述材料状态变量，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系。

10、在一种可能的实现方式中，所述基于所述基本数据、所述目标参数以及所述材料状态变量，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系，具体包括：

11、获取所述管坯的截面数据；

12、基于所述截面数据，获取在成形过程中的取向分布信息和变形路径信息；

13、根据所述取向分布信息和所述变形路径信息，确定所述加工硬化指数在所述管坯的周向上各区域的差异化分布；

14、基于所述差异化分布，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系。

15、在一种可能的实现方式中，所述基于所述基本数据、所述目标参数以及所述材料状态变量，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系，具体包括：

16、获取所述管坯在当前道次之前的累积变形程度信息，根据所述累积变形程度信息确定所述包申格效应参数在当前道次的实际取值；

17、以所述包申格效应参数在各道次的实际取值作为动态变量，基于所述动态变量构建包含所述包申格效应的所述响应关系；所述响应关系中包含用于表征材料在反向加载或变向加载时屈服应力变化的动态响应修正因子。

18、在一种可能的实现方式中，所述基于所述响应关系，以所述目标参数为目标约束，反推确定各道次所需的变形量，具体包括：

19、获取所述管坯在周向上各区域的所述响应关系；

20、从最终道次开始，以各区域的所述响应关系为映射函数，逐道次反向推算前一道次在各区域所需的变形量；

21、通过前一道次在各区域所需的变形量，最终输出各道次在各区域所需的变形量序列。

22、在一种可能的实现方式中，在所述最终输出各道次在各区域所需的变形量序列之后，还包括：

23、获取预设的优化约束条件，所述优化约束条件至少包括以下中的一种或多种：设备允许的最大单道次变形量、设备允许的最小单道次变形量、各道次变形负荷的均衡性要求、管坯在各道次成形后的回弹量上限值、管坯在各道次成形过程中的壁厚减薄率上限值，以及管坯在各道次成形过程中的开裂风险判定阈值；

24、以所述响应关系和所述目标参数为主约束，以所述优化约束条件为附加约束，对所述变形量序列进行优化调整；

25、输出优化后的各道次所述变形量序列。

26、在一种可能的实现方式中，在所述基于所述变形量确定各道次辊的辊型曲率，最终完成辊型的方案设计之后，还包括：

27、获取上一道次成形后所述管坯的实际回弹值，将所述实际回弹值与所述响应关系预测的回弹量进行比较，计算预测偏差；

28、根据所述预测偏差对所述响应关系中的参数进行修正，输出修正后的所述响应关系；

29、以修正后的所述响应关系重新计算当前道次之后所有道次的变形量及对应的辊型曲率，输出修正后的所述方案设计。

30、在一种可能的实现方式中，所述根据所述预测偏差对所述响应关系中的参数进行修正，输出修正后的所述响应关系，具体包括：

31、对所述预测偏差的产生原因进行归类分析，确定所述预测偏差所属的偏差类型；

32、根据所述偏差类型，选择与所述偏差类型相对应的修正策略，对所述响应关系中的对应参数进行针对性修正；

33、输出修正后的所述响应关系。

34、在一种可能的实现方式中，所述方法，还包括：

35、设立不同的响应关系，基于不同的所述响应关系得到多种所述方案设计；

36、对多种所述方案设计分别进行验证，获取对应的质量评价指标；

37、根据所述质量评价指标，筛选出满足要求的方案作为最终辊型设计。

38、在一种可能的实现方式中，所述对多种所述方案设计分别进行验证，获取对应的质量评价指标，包括：

39、分别对多种所述方案设计进行有限元仿真验证，获取多种所述方案设计在最终成形后的截面轮廓精度数据和壁厚均匀性数据；

40、以所述截面轮廓精度数据和所述壁厚均匀性数据作为所述质量评价指标。

41、本发明提供基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，本发明提供了一种通过建立变形-回弹响应关系来反向确定各道次辊型曲率的设计方案。本发明首先获取管坯的基本数据以及经辊压成型后的目标参数，在此基础上建立对应该管坯的变形量与回弹量之间的响应关系，该响应关系反映了管坯在不同变形程度下所产生的回弹量变化规律；然后以目标参数为约束，基于该响应关系反向推算出各道次所需的变形量，进而根据变形量确定各道次辊的辊型曲率。本发明确定的各道次辊型曲率可行性较强，参考意义较大，最终提高了产品的精度。

1.基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述基于所述基本数据和所述目标参数，建立对应所述管坯的变形量与回弹量之间的响应关系，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述基于所述基本数据、所述目标参数以及所述材料状态变量，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系，具体包括：

4.根据权利要求2所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述基于所述基本数据、所述目标参数以及所述材料状态变量，构建变形量与回弹量之间的非线性的所述响应关系，具体包括：

5.根据权利要求1或3所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述基于所述响应关系，以所述目标参数为目标约束，反推确定各道次所需的变形量，具体包括：

6.根据权利要求5所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，在所述最终输出各道次在各区域所需的变形量序列之后，还包括：

7.根据权利要求1所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，在所述基于所述变形量确定各道次辊的辊型曲率，最终完成辊型的方案设计之后，还包括：

8.根据权利要求7所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述根据所述预测偏差对所述响应关系中的参数进行修正，输出修正后的所述响应关系，具体包括：

9.根据权利要求1所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述方法，还包括：

10.根据权利要求9所述的基于曲率变化与回弹量的辊型设计方法，其特征在于，所述对多种所述方案设计分别进行验证，获取对应的质量评价指标，包括：