数控卷板机在进行冷卷板时,有两种荷载工况:(1)对称卷板:左右半机架分别承受对称的纵向荷载,合力大小为P1=15700kN,见图1中的局部放大A;数控卷板机同时在左半机架结构件内侧面承受横向分布荷载,合力为P2=325kN,见图1局部放大B;(2)预弯非对称卷板:简称非对称卷板。机架承受的纵向荷载为偏心荷载,合力大小为P1=14500kN,相对于中轴线的偏心距为100mm;同时左半机架结构件内侧面承受横向分布荷载,合力为P2=2500kN。边界条件数控卷板机机架通过下联接体用螺栓与平键固定在床身上,在有限元分析中,机架的约束位于下联接体与床身的联接处,作为固定约束,其它边界是自由的。
计算结果分析平面应力有限元模型(简称模型I)在非对称卷板情况下,机架的偏心荷载很大,是研究的关键工况。本文首先建立平面应力模型来定性地研究此工况下的应力和变形特性。模型中左右半机架采用三维梁单元进行联接。计算的应力和变形等值线可见图3和图4。从图4的最大主应力分布情况看,左右上联接体的应力分布规律基本一致,但右半机架的总体应力水平较高,尤其是右半机架结构件的高应力区比左半机架的高应力区大(1)上联接体:在上联接体与结构件的联接处,局部的最大主应力和Mises应力同时超过了许用应力,位置见图6,其他90%区域的应力均低于40MPa;(2)结构件:在与上联接体的连接处、下联接体的联接处及结构件的侧面弯曲处最大主应力和Mises应力都超过了许用应力,见图7,其他80%区域的应力均低于40MPa;(3)缸套:在两种工况下,其最大主应力和Mises应力都在在许用应力范围内,满足应力条件。
数控卷板机卷板柔性加工单元一般为一台数控卷板机配置前段板料预处理和后段成品输送等设备,由一台或几台计算机组成的控制系统控制,数控卷板机组成卷板自动加工单元。该单元将信息流和物资流集成于CNC卷板机系统,可实现小批量加工自动化,是较理想的高精度、高效率、高柔性的制造系统。图8、图9为卷板柔性加工单元的布置图通常,机械卷板机采用强电控制,液压卷板机采用NC控制,其NC控制系统主要用于工作辊左右两端油缸的静态和动态同步以及位置控制,卷板过程主要靠操作者根据经验进行控制。数控卷板机可实现自动控制,卷制精度高、工效高,操作方便,是既适合批量卷板又适合单件小批卷板的理想设备。
目前,水平下调式、弧线下调式、上辊十字移动式三辊卷板机,两辊卷板机,普通型和弧线型四辊卷板机,船用卷板机等各种卷板机据称均有数控功能。其核心组成为工控机加PLC,不仅能实现工作辊左右两端油缸的静态和动态同步下辊水平移动量、板料的进给量、每次压下的理论成形半径和各辊负载,预弯时最小剩余直边等工艺参数,并实现自动控制。事实上,由于三辊卷板机上下辊交错布置,板料极易打滑,因此,无法实现真正意义上的数控。
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