波形板辊弯工艺分析与设计

发布时间：2019-07-23 20:38

【摘要】：采用辊弯成形工艺能够获得强度高、性能好、形状复杂和精度较高的工件,而现阶段应用CAD-CAE技术对辊弯工艺的分析较少。本文以辊弯成形工艺生产"U"型槽铝材波形板为实例,应用有限元模拟软件进行波形板辊弯工艺研究,通过设计一系列不同辊型的轧制道次逐步获得所需板料形状。在辊弯成形分析过程中,首先建立1450 mm板材模型,设计出合理的辊弯角度;对辊弯板材进行滚花设计及应变分析;对模拟结果进行描述和分析,并与辊弯成形实验结果进行对比,最终设计出合理的辊弯机组。研究结果表明,采用此辊弯工艺所成形的波形板零件具有表面质量好、尺寸精度高等优点。
【图文】：

辊弯工艺示意图

次辊轮成形的角度θ2大于前一道次的成形角度θ1而产生拉伸作用，翼缘边将由直线形状拉长成空间曲线形状［12］。板材在辊弯过程中其翼源角度渐变，如图1所示。图1辊弯工艺示意图Fig.1Rollbendingprocessscheme图1所示槽型断面，假设全成形道次数为N，立边长度为H，第i道次立边角度为θi，则有三次曲线的表达式(1)与边界条件的表达式(2)。并且各机架为等间距。y=Ax3+Bx2+Cx+D(1)dydx=0(x=0，x=N)y=H(x=0)y=Hcosθn(x=N)yi=Hcosθi(x=i)(2)由此可得第i道次辊弯成形弯曲角度θi为:cosθi=1+(1－cosθ02i()N3－3i()N[]2)(3)可以将各成形道次从1～N的变形角由式(3)中的总变形道次数N确定出来。取i=1，2，…，，N代入公式(3)，可得各道次辊弯成形弯曲角度。为了调整轧辊角度分配，将变动指数κ代入公式(3)得:cosθi=1+(1－cosθ02i()N3+κ－3i()N2－[]κ)(4)若赋予κ正值(κ=0.1，0.2，…)，则成形前段部分弯曲角度增量小，即变为较细弯曲角度分配，但后段变为较粗的弯曲角度分配。若赋予κ负值(－0.1，－0.2，…)，则正好相反。若机架间距不等，可将上述变动数值直接代入，以考虑间距的影响。通过辊弯成形工艺生产“U”型槽铝材波形板，板材通过一系列不同的辊型系列的轧制道次逐步获得所需要的形状［13－15］。铝材波形板通过成形辊轴提供的摩擦力，不断向前输送，使板材持续不断的在成形辊之间传动，通过成形辊塑性压弯，获得所需要的产品。结合实例图对板材辊弯工艺角度进行设计计算，板材模型及尺寸如图2所示。对1450mm的板材进行辊弯，得到板材长度为1137mm，辊弯最大角度为76°

板材模型及尺寸

?段部分弯曲角度增量小，即变为较细弯曲角度分配，但后段变为较粗的弯曲角度分配。若赋予κ负值(－0.1，－0.2，…)，则正好相反。若机架间距不等，可将上述变动数值直接代入，以考虑间距的影响。通过辊弯成形工艺生产“U”型槽铝材波形板，板材通过一系列不同的辊型系列的轧制道次逐步获得所需要的形状［13－15］。铝材波形板通过成形辊轴提供的摩擦力，不断向前输送，使板材持续不断的在成形辊之间传动，通过成形辊塑性压弯，获得所需要的产品。结合实例图对板材辊弯工艺角度进行设计计算，板材模型及尺寸如图2所示。对1450mm的板材进行辊弯，得到板材长度为1137mm，辊弯最大角度为76°的板材模型。图2板材模型及尺寸Fig.2Sheetmodelandsize通过对辊弯板材工艺分析，将板材模型的相应尺寸代入以上理论公式，计算得出每次辊弯之后相应的板材长度与角度。板材长度与角度结果分配如表1所示。表1板材长度与角度理论分配Table1Theoreticaldistributionofsheetlengthandangle辊弯道次/组012345678910板料长度L/mm14501440141613821340129412481204117011461137长度变量ΔL/mm1024344246544434249辊弯角度θ/(°)012.723.533.54351.859.366.671.77576辊弯角度变量Δθ/(°)12.710.8109.58.87.57.35.13.31第12期苏春建等:波形板辊弯工艺分析与设计161
【作者单位】：山东科技大学机械电子工程学院;山东科技大学土木工程与建筑学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51305241) 山东省高等学校科研计划项目(J12LA03) 山东省泰山学者建设工程专项项目(tshw20130956)
【分类号】：TG306

【参考文献】