數控卷板機數學模型建立

 數控卷板機專業化生產始于上世紀70年代初期，最早為機械傳動的對稱式三輥數控卷板機，這種數控卷板機結構簡單，但不能進行板材端部預彎。當卷制筒體工件時，需先進行板料兩端預彎或焊接前切割剩余直邊，既費工，又費料，生產效率低。20世紀70年代末期，長治鋼鐵（集團）鍛壓機械制造公司（原長治鍛壓機床廠，以下簡稱長鍛）研制成功了機械傳動四輥數控卷板機，這種數控卷板機可對板材兩端進行預彎，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。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推向市場。這兩種機型既可對板材進行預彎，一次上料完成筒體成形，又可對筒體進行焊接后的校圓，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、四輥數控卷板機進入國內市場。該機具有工作輥(上輥或下輥)自動調平、工作輥傾斜狀態可同步升降等功能，工作輥間同步精度控制在±0.2mm范圍內。90年代初，長鍛在國內首先開發出的弧線下調式三輥數控卷板機和弧線四輥數控卷板機，一次裝卸板料即可完成端部預彎和卷圓，轉臂弧線擺動比線性導軌摩擦損失小，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程，國內外的眾多專家、學者進行了大量的研究。數控卷板機對四輥彎曲中彈塑性板材成形偏差進行了分析并建立了數學模型等對工作輥進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模型，分析了兩種不同條件下側輥進給位移與卷曲半徑之間的關系曲線。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的數學模型，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。

         建立了下輥和兩個側輥在工藝過程中位移量計算的數學模型，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程，宋亞林等針對原卷板機開環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的液壓同步閉環控制改造。綜上所述，大多數學者從理論分析的角度對四輥卷板成形過程進行分析，而對四輥卷板成形過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對四輥卷板成形過程進行理論分析與數值模擬仿真。