輥彎成型力能參數研究

楊世軍

（北方工業大學機電工程學院，北京 100144）

成型力矩和成型力是輥彎成型力能參數中十分重要的兩個參數。但是由于輥彎成型過程的復雜性，國內外對輥彎成型力能參數的系統研究都很少，得出的一些計算公式也都有很大局限性。文獻［1-5］分別從不同方面對力能參數進行了研究，本文主要是從輥彎成型過程中的能量入手來解析成型力矩和成型力，并做出分析。

1 輥彎成型過程中總功和總功率

由文獻［6］知輥彎成型變形能由兩部分組成即翼緣區和圓角區變形能組成，其變形能的泛函表達式為:

彎曲角的表達式即:

式中，l為變形區長度，其計算公式為:

把式（2）和式（3）兩項參數代入到式（1）中解析可得輥彎成型過程總功為:

2 成型力矩和成型力計算

其中:v為板材速度，r為軋輥半徑，ω為軋輥角速度。

而在研究成型力時是根據能量即外力做功等于內力功來計算的。

此即為得出的成型力數學計算模型。

3 成型力矩、成型力影響因素分析

為了分析影響輥彎成型力矩的各個要素，在研究時采取其他因素不變，取定值，只對要考察的那個因素取變量來分析。取材料為Q235鋼，彎曲半徑R=5 mm，材料應變強化指數m=0.1，翼緣腿高b=25 mm，板厚取1 mm，彎曲角增量Δφ=pi/12弧度，軋輥半徑R=75 mm，材料應變強化系數根據Q235鋼的應力應變曲線插值得B=360;如圖1所示。

圖1 成型力臂S

3.1 板厚h對成型力矩和成型力的影響

在其他參數不變，取值如上所述，只對板厚h取變化時得對成型力矩和成型力影響如圖2。

從圖2（a）中可看出隨著h值的增大成型力矩M也成指數形式增大;

從圖2（b）中可知當材料厚度h從0.5 mm開始增大時成型力F的值隨著顯著增大。

3.2 彎曲半徑R對成型力矩和成型力的影響

在其他參數不變，取值如上所述，只對彎曲半徑R取變化時得對成型力矩和成型力影響如圖3。

從3圖（a）中可看出隨著R的增大成型力矩M的值以指數形式下降;

從3圖（b）知當彎曲半徑R從1.5 mm開始變化時，成型力F隨著R值的增大而顯著減小，F與R成反比。

3.3 彎曲角對成型力矩和成型力的影響

在其他參數不變，取值如上所述，只對彎曲角取變化時得對成型力矩和成型力影響（圖4）。

從4圖（a）中可看出隨著彎曲角的增大成型力矩M的值成線性增大;

從4圖（b）知當彎曲角增大時，成型力F增大。

3 結論

通過對輥彎成型過程變形能的研究，根據內外力做功相等原則，推導出了輥彎成型力矩和成型力的數學計算表達式;分析了板厚，彎曲半徑和翼緣腿高三因素對成型力矩和成型力的影響。

［1］丁國良.冷彎型鋼中力能參數的理論推導［C］.2005中國國際冷彎型鋼研討會論文集，2005，1-10.

［2］兌關鎖.冷彎型鋼縱向變形的理論分析及計算［J］.鋼鐵研究學報，1997（02）.

［3］Sukmoo Hong，Seugyoon Lee，Naksoon Kim.A parametric study on forming length in roll forming［J］.Materials Processing Technology，200l（113）:774-778.

［4］S D Zhu，S M Panton，J L Duncan.The effects of geometric variables in roll forming a channel section［J］.Journal of Engineering Manufacture ，1996（210）:27-134.

［5］習榮堂，李景方，樊永義.冷彎成型力研究［J］.東北大學學報，1996，17（1）:94-97.

［6］Γ.Я.古恩.金屬壓力加工理論基礎［M］.北京:冶金工業出版社，1989.8-13.