[發(fā)明專利]一種利用四輥卷板機卷制方形筒件的方法

有效

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• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN106311821B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設計）人: 毛華杰;劉登輝;華林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21D5/14
• 分類號: 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

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于卷板機彎卷成型的技術(shù)領域，尤其涉及一種利用四輥卷板機卷制方形筒件的方法。

背景技術(shù)

四輥卷板機是筒件成型加工的一種重要的設備。它的成型工藝簡潔高效，對于精度要求較低的筒件可以實現(xiàn)一次卷圓成型，是一種無模成型技術(shù)，生產(chǎn)效率高，可以獲得較大的曲率半徑，彎曲成型效果好。其很好的利用了局部成型的原理，在較小的壓力條件下，板材局部發(fā)生變形。由于其具備這些特點，所以，適合成型難變形材料。它主要根據(jù)的原理就是三點成圓，板料在上下輥之間被加緊，利用上下輥之間的摩擦力來帶動板料的運動。通過側(cè)輥的進給運動，給板料施加變形所需要的彎矩,這樣就可以通過上下輥和側(cè)輥的相對位置的變化和旋轉(zhuǎn)來使板料發(fā)生持續(xù)的彈塑性變形，得到質(zhì)量和精度都達到要求的成型零件。當然根據(jù)此原理，也還可以生產(chǎn)一些復雜形狀的筒件，具體主要有橢圓形、方圓形和還有錐形以及一些變曲率的的弧形等。

對于筒形零件的卷制，側(cè)輥的進給，提供板料彎曲變形所需要的彎矩，其位移的計算直接決定著筒形件的最后的成型精度。按照傳統(tǒng)的工藝計算方法，建立有限元分析的模型，計算所得到的側(cè)輥位移進行數(shù)值模擬，對板材進行彎曲成型，結(jié)果出現(xiàn)了很多問題。第一、板料卷圓成型后所得到的彎曲半徑值偏小，也就是說，板料的彎曲程度偏大，誤差較大。第二、左右輥在卷制時，傳統(tǒng)的側(cè)輥位移計算方法認為，板料在變形區(qū)內(nèi)彎曲時，曲率均勻，而未考慮板料受力的實際情況。左輥和右輥在卷制的板料在回彈后半徑相差較大。這其中的主要原因是由于板料所處的應力狀態(tài)不同，使得變形區(qū)內(nèi)的板料是一個變曲率的圓弧，所以在分析板料的左右輥進給位移時，需要建立在受力分析的基礎之上。這就需要對四輥卷板機其側(cè)輥位移進行合理的幾何建模，得到側(cè)輥位移的一般公式。另外，要完成方形筒件的卷制，需要設計合理的卷制工藝流程，設計四輥的配合方法，從而卷制得到方形筒件。因此，建立合理的側(cè)輥位移幾何模型和設計合理的工藝流程是方形筒件成形的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述存在的問題，提供一種利用四輥卷板機卷制方形筒件的方法，提出新的側(cè)輥位移計算的幾何模型，從而優(yōu)化工藝參數(shù)，通過設計合理的工藝流程，達到簡化工藝，提高生產(chǎn)效率的目的。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用四輥卷板機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，板料的送進方向為從右向左，當進料側(cè)輥即右輥是工作輥時，板料在變形區(qū)C₁₁C₂₁內(nèi)斷面為變曲率曲面，設回彈前筒件圓角內(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，采用等效圓弧來擬合，取曲率為1/nR_s(n＝2-4.5)的圓弧來代替板料的變曲率進行建模，該圓弧的半徑值為nR_s(n＝2-4.5)，圓形在O₁點，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，為了簡化計算，該處用半徑為R_s的圓弧來擬合建模，圓心在O點，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，直接進入彈塑性變形階段，在D₂₁處變形程度達到最大，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，在D₁₁處，板料完全卸載，這時板料的曲率為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，圓弧D₁₁D₂₁用曲率為1/2(1R_s+1R_f)的等效圓弧來擬合，其圓心在O₁點，從而建立左輥位移幾何模型；