[发明专利]基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法

说明书

本发明公开了一种基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法，先沿轴线方向将复杂异型截面环件分割成若干基本单元形状环件，基本单元形状环件分为两类，第一类基本单元形状环件的内外棱线的偏斜方向相同，第二类基本单元形状环件的内外棱线的偏斜方向相反，然后根据类别分别算出每个基本单元形状环件的轴向力和径向力，最后分别累加所有基本单元形状环件的轴向力和径向力，作为复杂异型截面环件在轧制过程中的整体径向力和轴向力。该方法能快速估算出任意复杂异型截面环件轧制过程中的整体径向力和轴向力，简单稳定，易于推广使用，能够用于给定环锻件设计可行性的评估，能够加快复杂异型截面环件轧制工艺开发速度。

技术领域

本发明属于轧制领域，具体涉及一种基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法。

背景技术

环件被广泛用于各类航空航天、能源化工等国防民生工业中，随着环件的截面形状越来越多、越来越复杂，对环件轧制生产提出了更高稳定性、更快响应性和更广适应性要求。目前，复杂异型截面环件轧制生产所需径向力估算困难、轴向力无法估算，因此复杂异型截面环件轧制工艺不易推广，往往先采用包络复杂异型截面的矩形截面环件轧制生产更大体积的环锻件，再进行大量机械切削得到复杂异型截面环件，不但材料利用率低，而且大幅延长制造周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法，该方法能快速估算出任意复杂异型截面环件轧制过程中的整体径向力和轴向力，简单稳定，易于推广使用，能够用于给定环锻件设计可行性的评估，能够加快复杂异型截面环件轧制工艺开发速度。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于分割累加的复杂异型截面环件轧制力计算方法，先沿轴线方向将复杂异型截面环件分割成若干基本单元形状环件，基本单元形状环件分为两类，第一类基本单元形状环件的内外棱线的偏斜方向相同，第二类基本单元形状环件的内外棱线的偏斜方向相反，然后根据类别分别算出每个基本单元形状环件的轴向力和径向力，最后分别累加所有基本单元形状环件的轴向力和径向力，作为复杂异型截面环件在轧制过程中的整体径向力和轴向力。

进一步地，基本单元形状环件径向力F_r的计算式为

其中，k为环件材料的剪切屈服强度，Δh为环件每转进给量，z为在轴向上至基本单元形状环件上表面的距离，z₀为基本单元形状环件上下表面的距离，R₁为驱动辊与基本单元形状环件上表面接触半径，R₂为芯辊与基本单元形状环件上表面接触半径，r₁为基本单元形状环件上表面内径，h₀为基本单元形状环件上表面厚度，θ₁为基本单元形状环件外表面棱线与轴线的夹角，θ₂为基本单元形状环件内表面棱线与轴线的夹角且以环件截面上端面为起点内表面棱线远离环件的为负角、靠近环件的为正角；

第一类基本单元形状环件轴向力F_a的计算式为

第二类基本单元形状环件轴向力F_a的计算式为

其中，R′₁为基本单元形状环件半高处的驱动辊半径，R′₂为基本单元形状环件半高处的芯辊半径，R′为基本单元形状环件半高处的外半径，r′为基本单元形状环件半高处的内半径，m为模具环件接触面摩擦因子。

进一步地，若复杂异型截面环件存在过渡圆弧，则在分割复杂异型截面环件前先将过渡圆弧替代为直线。

本发明的有益效果是：