楊世軍

（北方工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100144）

成型力矩和成型力是輥彎成型力能參數(shù)中十分重要的兩個(gè)參數(shù)。但是由于輥彎成型過(guò)程的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外對(duì)輥彎成型力能參數(shù)的系統(tǒng)研究都很少，得出的一些計(jì)算公式也都有很大局限性。文獻(xiàn)［1-5］分別從不同方面對(duì)力能參數(shù)進(jìn)行了研究，本文主要是從輥彎成型過(guò)程中的能量入手來(lái)解析成型力矩和成型力，并做出分析。

1 輥彎成型過(guò)程中總功和總功率

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

彎曲角的表達(dá)式即:

式中，l為變形區(qū)長(zhǎng)度，其計(jì)算公式為:

把式（2）和式（3）兩項(xiàng)參數(shù)代入到式（1）中解析可得輥彎成型過(guò)程總功為:

2 成型力矩和成型力計(jì)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(shí)是根據(jù)能量即外力做功等于內(nèi)力功來(lái)計(jì)算的。

此即為得出的成型力數(shù)學(xué)計(jì)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(gè)要素，在研究時(shí)采取其他因素不變，取定值，只對(duì)要考察的那個(gè)因素取變量來(lái)分析。取材料為Q235鋼，彎曲半徑R=5 mm，材料應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)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(yīng)變強(qiáng)化系數(shù)根據(jù)Q235鋼的應(yīng)力應(yīng)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(duì)成型力矩和成型力的影響

在其他參數(shù)不變，取值如上所述，只對(duì)板厚h取變化時(shí)得對(duì)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(shù)形式增大;

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

3.2 彎曲半徑R對(duì)成型力矩和成型力的影響

在其他參數(shù)不變，取值如上所述，只對(duì)彎曲半徑R取變化時(shí)得對(duì)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(shù)形式下降;

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

3.3 彎曲角對(duì)成型力矩和成型力的影響

在其他參數(shù)不變，取值如上所述，只對(duì)彎曲角取變化時(shí)得對(duì)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(dāng)彎曲角增大時(shí)，成型力F增大。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)輥彎成型過(guò)程變形能的研究，根據(jù)內(nèi)外力做功相等原則，推導(dǎo)出了輥彎成型力矩和成型力的數(shù)學(xué)計(jì)算表達(dá)式;分析了板厚，彎曲半徑和翼緣腿高三因素對(duì)成型力矩和成型力的影響。

［1］丁國(guó)良.冷彎型鋼中力能參數(shù)的理論推導(dǎo)［C］.2005中國(guó)國(guó)際冷彎型鋼研討會(huì)論文集，2005，1-10.

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［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(xí)榮堂，李景方，樊永義.冷彎成型力研究［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，17（1）:94-97.

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