基于校直過程模型的校直工藝理論及實驗研究.pdf

1、壓力校直是一種消除或減少長條形零件彎曲的工藝，具有簡單、靈活、經(jīng)濟的特點。長期以來，由于缺乏對校直工藝的理論研究和參數(shù)計算方法，傳統(tǒng)的校直工藝都是由工人師傅根據(jù)經(jīng)驗和估計去反復試校和反復測量，校直效率低、校直精度差、勞動強度高，質(zhì)量也難以得到保證。全自動校直機，因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量和綜合經(jīng)濟效益好，得到越來越廣泛的應用。雖然少數(shù)發(fā)達國家先后研制出具有本國特色的全自動精密校直機，但相關(guān)理論研究成果卻鮮見報導，校直工藝理論研究并未得到很

2、好的發(fā)展。同時，為適應我國生產(chǎn)企業(yè)對自動校直設備的需求，替代進口，研制和發(fā)展我國自己的全自動精密校直機，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的基礎(chǔ)上，依據(jù)彈塑性彎曲基本理論，進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 對校直問題理論研究的相關(guān)假設和簡化進行了闡述，特別是對金屬材料的三種彈塑

3、性應力應變簡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)。對壓力校直問題的彈塑性彎曲基本理論進行了系統(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。分析了自動校直工藝流程，闡述了自動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)，校直行程的計算是校直工藝理論研究的重要內(nèi)容之一。 2、校直行程計算方法的研究 歸納總結(jié)了三種校直行程的計算方法：基于彈塑性彎曲的理論計算方法、基于有限元的計

4、算方法和基于經(jīng)驗公式的計算方法。分析和比較了三種方法的特點和應用，指出現(xiàn)有理論計算方法在計算精度和實際使用方面的不足。為此，提出了基于校直過程模型的校直行程計算方法，并進行了實例計算和實驗驗證。研究表明，理論計算結(jié)果和實驗結(jié)果接近，誤差小，具有更高的計算精度。同時，該方法是根據(jù)零件的初始彎曲撓度直接進行校直行程的計算，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。 分析了校直行程的經(jīng)驗計算公式在自動校直機中的應用，并應用

5、校直過程模型對現(xiàn)有線性經(jīng)驗公式進行了理論依據(jù)分析。通過對校直過程模型不同近似方法的研究，進一步提出了三種更為精確的經(jīng)驗公式形式，并通過實例分析驗證了本研究的可行性和正確性，具有一定的實用價值。 3、校直過程數(shù)學模型的研究 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階段，并可應用于校直行程的計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)學模型，進而總結(jié)了建立校直過程理論模型的一般步驟。對多個實例進行了理論計算和實驗驗證，并輔以有限元分析。比較研究表明，理論計算的校直過程曲線和實驗結(jié)果吻合良好、準確度高，證實了校直過程數(shù)學模型的正確。 4、校直工藝的實驗研究 為對理論研究進行實驗驗證，制定了實驗系統(tǒng)方案，自行設計制作了液壓校直實驗臺。在校直實驗的前期準備工作中，制備了多種不同試件，并通過拉

7、伸實驗對材料的力學性能參數(shù)進行了測定，特別針對線性強化系數(shù)的取值和計算方法進行了專門的討論和分析。通過充分的校直實驗對理論研究進行了驗證，并進一步對校直工藝過程的各影響因素進行了的實驗研究和分析，探討和完善校直過程模型的實用性。 5、基于校直過程模型的智能控制研究 分析了進行自動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方面的思路，進而給出了全自動校直機智能控

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時控制系統(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算和控制，二是基于神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)的材料性能參數(shù)在線實時識別。其中，先是就多步校直過程中的校直行程控制策略進行了初步的研究。其次，根據(jù)校直工藝特點，對基于神經(jīng)網(wǎng)絡的材料性能參數(shù)識別進行了重點研究，得到的結(jié)論是：應用徑向基函數(shù)網(wǎng)絡能夠有效地進行校直過程材料性能參數(shù)的在線實時識別，較好地解決了被校零件材料性能參數(shù)波動的