数控卷板机卷圆过程

数控卷板机对板材滚圆过程进行模拟, 得到其弯曲变形过程中的应力分布情况。数控卷板机板材滚圆后的等效应力等值线图。在整个滚圆过程中, 板材的等效应力极大值始终出现在上托辊与板材接触处, 即成形区。随着板材成形过程的进行, 等效应力极大值分布的区域逐渐发生变化, 向板材运动的后方转移。在1. 25 s时, 板材在与两下辊的接触处也出现了应力极大值, 原因主要在于接触处是板材弯曲部分和平直部分的过渡处, 板材前进需要较大的力矩来驱动。而随后的几个过程都是在平直阶段进行滚圆的, 不会产生上述的情况。在渐进成形过程中, 等效应力极大值呈逐渐增大趋势, 使板材产生变形的主要是拉应力。随着成形过程的进行, 拉应力极大值逐渐增大, 故使得等效应力极大值也逐渐增大。

          板材在卸载阶段和 2. 0 s时的受力变化情况有些类似。板材在加载阶段时, 中性层以内的材料受到压缩, 中性层以外的材料受到拉伸。在卸载阶段恰好相反, 板材中性层以内的材料受到拉伸, 中性层以外的材料受到压缩, 板材最外层的应力变为零。但是这时候板材内部的应力仍然没有平衡, 板材中的弹性变形引起的应力和在加载阶段塑性变形引起的弹性应力仍然大于在变形过程中发生塑性变形部分材料引起的弹性应力, 因此板材中性层以内的材料将会变为受拉,。

     数控卷板机动态卷制金属板材的整个过程进行了模拟。选择适当的材料模型, 探讨板材成形过程中的载荷边界条件及约束、接触与摩擦条件, 数控卷板机建立了适合于板材成形过程分析的有限元模型并对其进行了有限元分析, 得到了不同时刻数控卷板机和板材的形状与应力变化情况, 这对数控卷板机的优化设计和板材最终卷制成形的半径以及回弹研究有重要的指导意义。

         数控卷板机主要是将规则或不规则的金属板材卷制成圆柱或圆锥等所需的形状。随着石油化工、航空航天、船舶等行业的迅速发展, 数控卷板机的使用范围越来越广。目前国内的数控卷板机存在各种各样的问题, 例如, 外形过大, 提供转距的电机功率过高, 卷板效率不高, 卷板的精度不能满足客户的需求, 不能实现自动控制等。 针对现有数控卷板机存在的各种问题, 采用 ANSYS有限元分析软件对数控卷板机托辊和板材建立了简化模型, 并对整个卷板过程进行动态模拟分析, 得出了不同过程不同时间段上下托辊和板材的受力大小与变形情况等重要数据。这对改进现有类型的数控卷板机提供了参考依据。