數控卷板機可對板材兩端進(jìn)行預彎,與三輥數控卷板機相比,大大改善了性能。但該數控卷板機結構龐大、材料消耗多、制造周期長(cháng)。20 世紀 80 年代中期,全液壓四輥數控卷板機和液壓水平下調式三輥數控卷板機由該廠(chǎng)推向市場(chǎng)。這兩種機型既可對板材進(jìn)行預彎,一次上料完成筒體成形,又可對筒體進(jìn)行焊接后的校圓,工作效率是原機型的 2~3 倍。20 世紀 80 年代末,由 PC、NC 控制的三、四輥數控卷板機進(jìn)入國內市場(chǎng)。
該機具有工作輥 (上輥或下輥)自動(dòng)調平、工作輥傾斜狀態(tài)可同步升降等功能,工作輥間同步精度控制在±0.2mm 范圍內。90 年代初,長(cháng)鍛在國內首先開(kāi)發(fā)出的弧線(xiàn)下調式三輥數控卷板機和弧線(xiàn)四輥數控卷板機,一次裝卸板料即可完成端部預彎和卷圓,轉臂弧線(xiàn)擺動(dòng)比線(xiàn)性導軌摩擦損失小,卷板受力合理,機器重量輕,整機結構緊湊合理。
數控卷板機從上節理論分析可知,上輥軸向方向上不同位置的撓度大小不同,為方便數值優(yōu)化,數控卷板機將上輥沿其軸線(xiàn)方向的連續位置均勻離散為 1001 個(gè)位置點(diǎn)。將離散化后的位置變量 x j 代入撓度方程(12),即可得到一組撓度 Ynj ,因此,理論優(yōu)化的目標函數可寫(xiě)為對比上述理論優(yōu)化和 ANSYS 優(yōu)化的結果,如表 1 所示,可發(fā)現兩種優(yōu)化方式下得出的結論保持了很好的一致性:隨著(zhù)支承輥數量的增加,上輥最大撓度值降低,當降低的趨勢趨于平緩,尤其在支承輥數量大于 9 時(shí),每增加一個(gè)支承輥所帶來(lái)的撓度改善效果已不太明顯。
由于當支承輥數量大于 9 時(shí),優(yōu)化后的上輥最大撓度已經(jīng)小于 0.5mm,完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝需要;綜合考慮增加支承輥對上輥最大撓度的改善效果以及實(shí)際卷板機制造成本,最終選擇 9 個(gè)支承輥的設計方案,其各支承輥上載荷優(yōu)化結果,如表 2 所示。輥的變形是卷制力、重力和支承輥載荷共同作用的結果,在同一卷板工藝中,上輥撓度與支承輥的數量、位置及載荷分有關(guān); (2)理論模型數值優(yōu)化(復合形法)和 ANSYS 有限元優(yōu)化兩種方法得出的優(yōu)化結果具有較高的一致性,上輥最大撓度隨著(zhù)支承輥數量的增加而進(jìn)一步減??; (3)支承輥數量高于 9 時(shí)優(yōu)化后的上輥最大撓度小于 0.5mm,完全可滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,綜合卷板機制造成本考慮,可選擇 9 支承輥的設計方案。
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