[發(fā)明專利]一種利用四輥卷板機(jī)卷制方形筒件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610804648.3
• 申請(qǐng)日: 2016-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN106311821B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛華杰;劉登輝;華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D5/14
• 分類號(hào): B21D5/14;B23P15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種利用四輥卷板機(jī)卷制方形筒件的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)建立側(cè)輥位移的幾何模型，板料的送進(jìn)方向?yàn)閺挠蚁蜃?，?dāng)進(jìn)料側(cè)輥即右輥是工作輥時(shí)，板料在變形區(qū)C₁₁C₂₁內(nèi)斷面為變曲率曲面，設(shè)回彈前筒件圓角內(nèi)徑為R_s，回彈后的筒件圓角內(nèi)徑為R_f，C₁₁為自由端，該處的曲率為0，C₂₁處的曲率為1/R_s，板料在該處的彎曲變形程度最大，則內(nèi)層板料在變形區(qū)C₁₁C₂₁內(nèi)的曲率范圍為(0，1/R_s)，是一條變曲率的曲線，在建模時(shí)，采用等效圓弧來擬合，取曲率為1/nR_s的圓弧來代替板料的變曲率進(jìn)行建模，該圓弧的半徑值為nR_s，n的取值范圍為2～4.5，圓形在O₁點(diǎn)，C₃₁處板料完全卸載，該處板料的曲率為1/R_f，由于C₂₁C₃₁距離很短，R_s，R_f大小相近，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，該處用半徑為R_s的圓弧來擬合建模，圓心在O點(diǎn)，建立右輥位移幾何模型；

工作輥在板料的出料端，板料在較短的距離內(nèi)從彈性變形階段，直接進(jìn)入彈塑性變形階段，在D₂₁處變形程度達(dá)到最大，其曲率半徑最小，為回彈前半徑R_s，圓弧D₂₁D₃₁用半徑為R_s的等效圓弧來擬合建模，圓心在O點(diǎn)，在D₁₁處，板料完全卸載，這時(shí)板料的曲率為1/R_f，則板料在變形區(qū)D₁₁D₂₁內(nèi)的曲率范圍為(1/R_f，1/R_s)，建模時(shí)，圓弧D₁₁D₂₁用曲率為1/2(1/R_s+1/R_f)的等效圓弧來擬合，其圓心在O₁點(diǎn)，從而建立左輥位移幾何模型；

S2)參數(shù)計(jì)算：

1)確定卷板機(jī)參數(shù)：上輥直徑D_a，下輥直徑D_b，兩側(cè)輥直徑D_c，側(cè)輥傾斜角α，卷板速度V₀，側(cè)輥進(jìn)給速度V₁，兩側(cè)輥在初始位置時(shí)中心距L₁，上下輥中心距L₂，初始時(shí)上側(cè)輥中心距L₃，F(xiàn)為兩側(cè)側(cè)輥傾斜角相交位置點(diǎn)，計(jì)算出點(diǎn)F到上輥中心的距離A和點(diǎn)F到側(cè)輥中心的距離H，式中：O_a為上輥圓心

A=FOa‾=L3sinαsin[arc sinL12L3-α],H=L12sinα;]]>

2)確定板料的材料參數(shù)：彈性模量E，屈服應(yīng)力σ_s，泊松比ν，切線模量E_l，板厚為δ，材料的相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)K₀，形狀系數(shù)K₁，矩形截面的形狀系數(shù)為1.5；

3)確定筒件的尺寸參數(shù)：R為筒件圓角內(nèi)徑的設(shè)計(jì)尺寸，R_s為回彈前筒件圓角的內(nèi)徑，R_f為回彈后筒件圓角的內(nèi)徑，δ為板厚，L為板料的長(zhǎng)度，a、b分別為方形筒件的兩個(gè)直邊的長(zhǎng)度，c筒件的寬度，則有:

R_f＝R,L＝π(2R_f+δ)+2(a+b)

式中：M為板料變形區(qū)彎曲時(shí)所受到的彎矩，I_Z為慣性矩；

M=σscδ24+E1Rs+δ/2×cδ312;Iz=cδ312;]]>

Rs=1-K0σsE1+2RfK1σsEδRf;]]>

4)右輥卷圓時(shí)，進(jìn)給位移Y₁的確定：

確定下輥中心到上輥受力作用線的距離B：由經(jīng)驗(yàn)可知，B'＝(1-2)δ，式中B'為剩余直邊長(zhǎng)度，由幾何關(guān)系可知：

確定最大彎曲程度點(diǎn)相對(duì)于豎直方向的偏移角

確定上輥受力作用線和右輥傾斜線的交點(diǎn)E到上輥圓心O_a的距離A₁：

確定右輥傾斜線和側(cè)輥受力作用線的夾角γ：

⑴當(dāng)R_s≤1/n(A₁+D_a/2)時(shí)，

⑵當(dāng)R_s＞1/n(A₁+D_a/2)時(shí)，

確定上輥受力作用線和右輥受力作用線的夾角i：

⑴當(dāng)R_s≤1/n(A₁+D_a/2)，

⑵當(dāng)R_s＞1/n(A₁+D_a/2)，

右輥進(jìn)給位移Y₁為：

為了減小成形的時(shí)間，可減小空程的位移量，輥?zhàn)訌?fù)位時(shí)，不必回到初始位置，而是下降到板料下表面所在平面附近，這時(shí)輥?zhàn)拥膹?fù)位和下一次的進(jìn)給位移大小值為：

5)左輥卷圓時(shí)，位移Y₂公式的確定：

設(shè)變形區(qū)等效圓弧的半徑為R_x，則有：

確定左輥傾斜線和左輥受力作用線的夾角γ：

⑴當(dāng)R_x＞A₁+D_a/2時(shí)，

⑵當(dāng)R_x≤A₁+D_a/2時(shí)，

確定上輥受力作用線和左輥受力作用線的夾角i：

⑴R_x＞A₁+D_a/2，

⑵R_x≤A₁+D_a/2，

右輥進(jìn)給位移Y₂為：

為了減小成型的時(shí)間，減小空程的大小，輥?zhàn)訌?fù)位時(shí)，不必回到初始位置，而是:下降到板料下表面所在平面附近，這時(shí)輥?zhàn)拥膹?fù)位和下一次的進(jìn)給位移大小值為：

6)側(cè)輥卷板料直邊時(shí)，進(jìn)給位移Y₃的計(jì)算：

式中：R_e為卷制直邊時(shí)，變形區(qū)的板料在彈性極限時(shí)，板料的內(nèi)徑；ρ為卷制直邊時(shí)，變形區(qū)的板料在彈性極限時(shí)，板料中性層的半徑；取B＝0，則取n＝2；

γ=arcsin(2Re-A-Da/2)sinαRx+δ+Dc/2]]>

側(cè)輥位移Y₃為：

Y3≤A+Da/2+δ+Dc/2cosα-2Re+δ+Dc/2sinαsin(α-γ);]]>

S3)下料銑邊，根據(jù)需要卷制的板料長(zhǎng)度L和寬度c先劃線，然后在剪板機(jī)上切割下料，對(duì)板料進(jìn)行校準(zhǔn)銑邊；

S4)卷制成形，將板料的始端送到指定位置，送料方向?yàn)閺挠蚁蜃螅陷仦轵?qū)動(dòng)輥，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下輥為從動(dòng)輥，右側(cè)輥進(jìn)給位移為Y₃，板料在上下輥之間的摩擦力作用下，被嚙入變形區(qū)，當(dāng)卷制直邊的長(zhǎng)度為a/2時(shí)，上輥靜止，右輥進(jìn)給，進(jìn)給位移為(Y₁-Y₃)，使板料發(fā)生彎曲，確定第一個(gè)圓角和直邊的分界點(diǎn)P，保持右輥的位置不變，上輥順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，板料發(fā)生彎曲，彎曲長(zhǎng)度為π/8(2R_f+δ)，當(dāng)卷制第一個(gè)圓角長(zhǎng)度達(dá)到π/8(2R_f+δ)后，上輥靜止，右輥復(fù)位，位移大小為Y₁'，然后左輥進(jìn)給，進(jìn)給位移大小為Y₂，左輥到達(dá)指定的位置后，上輥再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，板料在左輥提供的彎矩作用下發(fā)生彎曲，彎曲長(zhǎng)度為：π/8(2R_f+δ)，這樣就可以確定第一個(gè)圓角和直邊的另一個(gè)分界點(diǎn)N，從而完成第一個(gè)圓角的卷制，當(dāng)圓角卷制結(jié)束后，上下輥靜止，左輥復(fù)位，位移大小為Y₂'，右輥進(jìn)給，位移大小為Y₃,然后上輥轉(zhuǎn)動(dòng)，板料在上下輥之間的摩擦力作用下，向左卷制直邊的長(zhǎng)度為b，然后按照上面的方法依次卷制第二個(gè)圓角，卷制完成后再卷制直邊，其長(zhǎng)度為a，卷制第三個(gè)圓角，卷制直邊板，其長(zhǎng)度為b，最后卷制第四個(gè)圓角，至此筒件彎卷成形結(jié)束；

S5)焊合成型，最后將成形后的方形筒件焊接成形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用四輥卷板機(jī)卷制方形筒件的方法，其特征在于，所述步驟S4)中包括如下內(nèi)容：將板料的始端送到指定位置時(shí)，將板料邊緣與側(cè)輥母線對(duì)正，這樣可以使得成型筒件的母線和輥?zhàn)悠叫?，邊緣?duì)正完成后，側(cè)輥復(fù)位。