基于校直過程模型的校直工藝?yán)碚摷皩?shí)驗(yàn)研究.pdf

1、壓力校直是一種消除或減少長(zhǎng)條形零件彎曲的工藝，具有簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，由于缺乏對(duì)校直工藝的理論研究和參數(shù)計(jì)算方法，傳統(tǒng)的校直工藝都是由工人師傅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和估計(jì)去反復(fù)試校和反復(fù)測(cè)量，校直效率低、校直精度差、勞動(dòng)強(qiáng)度高，質(zhì)量也難以得到保證。全自動(dòng)校直機(jī)，因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量和綜合經(jīng)濟(jì)效益好，得到越來越廣泛的應(yīng)用。雖然少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家先后研制出具有本國(guó)特色的全自動(dòng)精密校直機(jī)，但相關(guān)理論研究成果卻鮮見報(bào)導(dǎo)，校直工藝?yán)碚撗芯坎⑽吹玫胶?/p>

2、好的發(fā)展。同時(shí)，為適應(yīng)我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)自動(dòng)校直設(shè)備的需求，替代進(jìn)口，研制和發(fā)展我國(guó)自己的全自動(dòng)精密校直機(jī)，開展校直工藝的理論研究同樣具有重要意義。為此，本文在分析已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)彈塑性彎曲基本理論，進(jìn)行了校直過程理論模型的研究。并以校直過程模型為主線，展開了一系列校直過程模型的應(yīng)用研究。主要內(nèi)容和研究成果包括： 1、校直工藝參數(shù)和理論基礎(chǔ)的分析 對(duì)校直問題理論研究的相關(guān)假設(shè)和簡(jiǎn)化進(jìn)行了闡述，特別是對(duì)金屬材料的三種彈塑

3、性應(yīng)力應(yīng)變簡(jiǎn)化模型作了全面的分析和比較，為材料模型的選用作了很好的總結(jié)。對(duì)壓力校直問題的彈塑性彎曲基本理論進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，主要包括：彈塑性彎曲的基本關(guān)系、彎矩、曲率關(guān)系和撓度。分析了自動(dòng)校直工藝流程，闡述了自動(dòng)校直工藝的主要參數(shù)，其中，校直行程是最為重要的工藝參數(shù)，校直行程的計(jì)算是校直工藝?yán)碚撗芯康闹匾獌?nèi)容之一。 2、校直行程計(jì)算方法的研究 歸納總結(jié)了三種校直行程的計(jì)算方法：基于彈塑性彎曲的理論計(jì)算方法、基于有限元的計(jì)

4、算方法和基于經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算方法。分析和比較了三種方法的特點(diǎn)和應(yīng)用，指出現(xiàn)有理論計(jì)算方法在計(jì)算精度和實(shí)際使用方面的不足。為此，提出了基于校直過程模型的校直行程計(jì)算方法，并進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究表明，理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近，誤差小，具有更高的計(jì)算精度。同時(shí)，該方法是根據(jù)零件的初始彎曲撓度直接進(jìn)行校直行程的計(jì)算，還具有誤差環(huán)節(jié)少、易于使用、可用于控制研究的顯著優(yōu)點(diǎn)。 分析了校直行程的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式在自動(dòng)校直機(jī)中的應(yīng)用，并應(yīng)用

5、校直過程模型對(duì)現(xiàn)有線性經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了理論依據(jù)分析。通過對(duì)校直過程模型不同近似方法的研究，進(jìn)一步提出了三種更為精確的經(jīng)驗(yàn)公式形式，并通過實(shí)例分析驗(yàn)證了本研究的可行性和正確性，具有一定的實(shí)用價(jià)值。 3、校直過程數(shù)學(xué)模型的研究 分析表明，校直過程模型揭示了校直工藝過程的機(jī)理，反映了校直過程的彈性變形、彈塑性變形和彈性回彈三個(gè)階段，并可應(yīng)用于校直行程的計(jì)算和校直過程的控制等方面。因此，本文從彈塑性彎曲基本理論出發(fā)，選用雙線性彈塑

6、性材料模型，推導(dǎo)建立了矩形截面零件和軸類零件的校直過程載荷-撓度數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而總結(jié)了建立校直過程理論模型的一般步驟。對(duì)多個(gè)實(shí)例進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并輔以有限元分析。比較研究表明，理論計(jì)算的校直過程曲線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好、準(zhǔn)確度高，證實(shí)了校直過程數(shù)學(xué)模型的正確。 4、校直工藝的實(shí)驗(yàn)研究 為對(duì)理論研究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，制定了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案，自行設(shè)計(jì)制作了液壓校直實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在校直實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備工作中，制備了多種不同試件，并通過拉

7、伸實(shí)驗(yàn)對(duì)材料的力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，特別針對(duì)線性強(qiáng)化系數(shù)的取值和計(jì)算方法進(jìn)行了專門的討論和分析。通過充分的校直實(shí)驗(yàn)對(duì)理論研究進(jìn)行了驗(yàn)證，并進(jìn)一步對(duì)校直工藝過程的各影響因素進(jìn)行了的實(shí)驗(yàn)研究和分析，探討和完善校直過程模型的實(shí)用性。 5、基于校直過程模型的智能控制研究 分析了進(jìn)行自動(dòng)校直工藝過程智能控制研究的重要性，并在廣泛參考相關(guān)領(lǐng)域研究成果的基礎(chǔ)上，提出了校直工藝智能控制研究的三個(gè)方面的思路，進(jìn)而給出了全自動(dòng)校直機(jī)智能控

8、制系統(tǒng)的總體框架。構(gòu)建了基于校直過程模型的校直工藝智能實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含兩方面的核心內(nèi)容：一是基于校直過程模型的校直行程計(jì)算和控制，二是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的材料性能參數(shù)在線實(shí)時(shí)識(shí)別。其中，先是就多步校直過程中的校直行程控制策略進(jìn)行了初步的研究。其次，根據(jù)校直工藝特點(diǎn)，對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的材料性能參數(shù)識(shí)別進(jìn)行了重點(diǎn)研究，得到的結(jié)論是：應(yīng)用徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)能夠有效地進(jìn)行校直過程材料性能參數(shù)的在線實(shí)時(shí)識(shí)別，較好地解決了被校零件材料性能參數(shù)波動(dòng)的