數控卷板機數學(xué)模型建立

 數控卷板機專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)始于上世紀70年代初期，最早為機械傳動(dòng)的對稱(chēng)式三輥數控卷板機，這種數控卷板機結構簡(jiǎn)單，但不能進(jìn)行板材端部預彎。當卷制筒體工件時(shí)，需先進(jìn)行板料兩端預彎或焊接前切割剩余直邊，既費工，又費料，生產(chǎn)效率低。20世紀70年代末期，長(cháng)治鋼鐵（集團）鍛壓機械制造公司（原長(cháng)治鍛壓機床廠(chǎng)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)鍛）研制成功了機械傳動(dòng)四輥數控卷板機，這種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。

數控卷板機針對卷板成形過(guò)程，國內外的眾多專(zhuān)家、學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。數控卷板機對四輥彎曲中彈塑性板材成形偏差進(jìn)行了分析并建立了數學(xué)模型等對工作輥進(jìn)行了受力分析與計算，并采用ANSYS軟件模擬，調整上橫梁的慣性矩，確保上橫梁撓度小于上輥撓度。徐兆軍建立了四輥卷板機工作的數學(xué)模型，分析了兩種不同條件下側輥進(jìn)給位移與卷曲半徑之間的關(guān)系曲線(xiàn)。李建等根據彈塑性彎曲工程理論建立了卷圓半徑和側輥位移相關(guān)的數學(xué)模型，能夠準確設定板材對中、端部預彎、連續卷制、末端預彎和最終合口等工藝參數，提高了卷制精度和效率。

         建立了下輥和兩個(gè)側輥在工藝過(guò)程中位移量計算的數學(xué)模型，并建立了彎卷變形的幾何模型和計算模型。另外，針對大型船用卷板機板材成形過(guò)程，宋亞林等針對原卷板機開(kāi)環(huán)控制系統的性能不穩定、卷板精度不足的缺陷，對卷板機采用了基于PLC的液壓同步閉環(huán)控制改造。綜上所述，大多數學(xué)者從理論分析的角度對四輥卷板成形過(guò)程進(jìn)行分析，而對四輥卷板成形過(guò)程的數值模擬研究較少。數控卷板機為例，利用有限元分析軟件ABAQUS對四輥卷板成形過(guò)程進(jìn)行理論分析與數值模擬仿真。