數控卷板機機身結構如何優化分析

數控卷板機首先對大型數控船用卷板機卷板過程中床身的受力情況進行了分析;進而在保證床身結構力學特性的前提下,卷板機對床身結構進行了簡化,建立了超大型數控船用卷板機床身的有限元模型;通過對該有限元模型進行計算分析,得到床身的應力和位移結果,并在分析結果的基礎上,以其重量為目標進行了結構優化,使床身結構更趨合理。 輥筒是卷板機最重要的部件,它所占的質量也是最大的,因此,在滿足工作要求的前提下減少輥筒質量,能夠有效地降低生產成本。研究采用非線性動力學分析方法,運用ANSYS和對輥筒進行數值分析,得到輥筒在卷板過程中的變形圖,并在優化分析模塊對輥筒進行結構優化,輥筒的總質量由原來的10080 kg減小到優化后的8858 kg,同時輥筒長度由原先的2.2 m減小到2.06 m。

          最終結果證明:使用非線性動力學分析方法能夠準確地得到卷板過程中輥筒的變形,經過Workbench優化后的輥筒尺寸和質量明顯減小,生產成本更低。 四輥卷板機是靠調整側輥進給位移來卷制不同半徑圓筒,目前設計四輥卷板機結構、數控系統時,都是利用經驗來設計,存在一定盲目性。本文建立起四輥卷板機工作的數學模型,分析兩種不同條件下側輥進給位移與卷曲半徑之間關系曲線(簡稱工作曲線),兩種工作曲線都是隨著卷曲半徑越大時,曲線越陡峭,對側輥進給和控制精度要求越高。改變側輥傾斜角時,側輥傾斜角越小,工作曲線越陡峭,改變不同上輥中心到側輥夾角定點距離時,工作曲線隨著該值增加左移、趨緩。在實際生產中可以根據卷曲半徑范圍來制定工作曲線,利用工作曲線來設計四輥卷板機控制系統。 

數控卷板機的撓度補償方法主要有3種幾何補償、液壓補償和機械補償。其中最為常用的方法是機械補償，即利用固定在上梁上的支承輥，數控卷板機對工作時的上輥施加一系列的壓力，以抵消工作時板材作用在上輥上的壓制力，從而來減小上輥的變形，提高數控卷板機的精度。該方法簡單實用，易于操作，本文的研究對象就是使用了這種方法對上輥進行撓度補償。機械補償方法在數控卷板機中的應用如圖1所示。由于支承輥是安裝在上梁上的，所以上梁會有一定的變形，這就需要調整支承輥與上梁之間的距離來保證每個支承輥都能起到作用，上梁的變形情況對于撓度補償來說十分重要。數控卷板機是鍛壓機械的一種，主要應用于板材的卷制加工，可以板材在冷態、溫態或熱態下彎卷成母線為直線的單曲率或多曲率的弧形或筒形件。

           目前，數控卷板機已經被廣泛應用于航空航天、工程機械、船舶等各種領域，特別是船舶領域。隨著我國對航空母艦的重視程度不斷增加，大型、超大型船用數控卷板機的需求量也越來越大，精度要求也越來越高，而撓度補償問題則是大型、超大型船用數控卷板機的一個關鍵技術難題。借鑒折彎機的撓度補償方法目前，主要是通過計算機仿真，結合經驗來獲得上梁的變形情況進行撓度補償。然而，用于計算機仿真的載荷數據大多是根據經驗公式獲得，缺少可靠的理論基礎。通過經驗公式計算出的載荷在實際應用中往往存在一次補償不到位、調整困難、調整次數過多的問題。目前對于數控卷板機受力的理論研究主要集中于卷制力以及板材的回彈等的理論計算上。