数控卷板机数学模型建立

 数控卷板机专业化生产始于上世纪70年代初期，最早为机械传动的对称式三辊数控卷板机，这种数控卷板机结构简单，但不能进行板材端部预弯。当卷制筒体工件时，需先进行板料两端预弯或焊接前切割剩余直边，既费工，又费料，生产效率低。20世纪70年代末期，长治钢铁（集团）锻压机械制造公司（原长治锻压机床厂，以下简称长锻）研制成功了机械传动四辊数控卷板机，这种数控卷板机可对板材两端进行预弯，与三辊数控卷板机相比，大大改善了性能。

           但该机结构庞大、材料消耗多、制造周期长。20世纪80年代中期，全液压四辊数控卷板机和液压水平下调式三辊数控卷板机由该厂推向市场。这两种机型既可对板材进行预弯，一次上料完成筒体成形，又可对筒体进行焊接后的校圆，工作效率是原机型的2～3倍。20世纪80年代末，由PC、NC控制的三、四辊数控卷板机进入国内市场。该机具有工作辊(上辊或下辊)自动调平、工作辊倾斜状态可同步升降等功能，工作辊间同步精度控制在±0.2mm范围内。90年代初，长锻在国内首先开发出的弧线下调式三辊数控卷板机和弧线四辊数控卷板机，一次装卸板料即可完成端部预弯和卷圆，转臂弧线摆动比线性导轨摩擦损失小，卷板受力合理，机器重量轻，整机结构紧凑合理。

数控卷板机针对卷板成形过程，国内外的众多专家、学者进行了大量的研究。数控卷板机对四辊弯曲中弹塑性板材成形偏差进行了分析并建立了数学模型等对工作辊进行了受力分析与计算，并采用ANSYS软件模拟，调整上横梁的惯性矩，确保上横梁挠度小于上辊挠度。徐兆军建立了四辊卷板机工作的数学模型，分析了两种不同条件下侧辊进给位移与卷曲半径之间的关系曲线。李建等根据弹塑性弯曲工程理论建立了卷圆半径和侧辊位移相关的数学模型，能够准确设定板材对中、端部预弯、连续卷制、末端预弯和最终合口等工艺参数，提高了卷制精度和效率。

         建立了下辊和两个侧辊在工艺过程中位移量计算的数学模型，并建立了弯卷变形的几何模型和计算模型。另外，针对大型船用卷板机板材成形过程，宋亚林等针对原卷板机开环控制系统的性能不稳定、卷板精度不足的缺陷，对卷板机采用了基于PLC的液压同步闭环控制改造。综上所述，大多数学者从理论分析的角度对四辊卷板成形过程进行分析，而对四辊卷板成形过程的数值模拟研究较少。数控卷板机为例，利用有限元分析软件ABAQUS对四辊卷板成形过程进行理论分析与数值模拟仿真。