国内外卷板机的发展现状

1、国内外卷板机的发展现状随着石油化I】、航空航人、船舶辱行业的迅連发展，卷板机（4用的范川越來趙广，所翌求的条件也越来越爭，现在的卷板机大影已经应用于锅炉、造船、石油、化匸、水电、航空、佥属屈形等行业屮.主要是将规则或不规则的金属板材卷制成圆柱和圆锥零所需的形狀目前国内的卷板机存在着各种齐样的例如外形过几提供转距的电机功率过高卷板的效率不崗+卷板的耕度不能满足客户的盂求和不能宾现自动拎制等这就需咚也川现代化的卷板理论与分析方法对上述问题进行一一地解决*促悄卷板机不断的发展来满足卷板业日益埔多的需求。为了满足不同的市场需求卷板机在结构、功能上盂要不斷改进和更洒严甘件是各疔业机械设备中的要曹1成分.

2、在化学化I:航空航X選特殊U业里対筒件的质最、精度、外观等要求非常高，所以很有必要提高卷板机卷制板材的质肚*这也是卷板成形的重点和难点。托棍是卷板机的重要部件厂卷板机的氏他部件均是以托础进行设计，托耦设计过人过直会导致卷板机的直他茶件，包描机架，底座等哩相应的増大.减速曙输出扭矩，电机的功率也要增大,从而浪费了不必要的材料与能源。作为卷板机的支撑与卷板部件*托眾的強度和刚度、叫讣性和总定性对工作性能至关更要。通过对托眾的有限；l分析，即能得到所需醴的结来以往的研究岗是力学分析或实验性的分析*很少仃以仃限尤这些光进的歎件进行分析，但是实际在整个加工过程中影响卷板因素很多，单靠纯粹的力学分析已经不

3、能满足要求，比如在卷板过程中各个托魏的转速差、板材的自重等是通过力学公式农达不出其真il：的影响的实验法又复杂且不直观，也不逵时刻跟随卷板过程进tf有效的判断，这样必然影响了卷板的质量。而通过有限元软件对板材卷曲过程的分析，真实的模拟出卷扳卷曲过程中板材的动态变化.产生丸应隻的过机等井线性的问题“可以得到托覘与钢板在卷曲过程中的各个时刻的位移，应力变化云图.节点的位移-时间图等，从每个时间段内都能全面、清晰、直观地看到各个部位受力情况，并能分析出凰终的卷曲效宋，有限元动态模拟与分析在对称三辐卷板机中的应用有U下研究的意义：1）可以清楚的看出托幌在工作过程中的受力状况和变形情况.这対卷扳机设计人

4、员充分发挥托規材料的性能提供了参考依据2）可以着出板材在卷制过程中的受力和变形情况*能纱r解板材在卷板过程中出现的问题并及时解决。加通过对扳材KhJiHj卷筒半径及网惮的硏穽，提髙板材的利川率和卷成梢度,避免了因多次滾卷在摩擦损耗上浪费的能源.提高卷板机的工作敷率。4）为卷板机新璽号的研究提供了參考依50年以來，卷板机随着科技特别是微电/、计算机技术的进步而不断发展，卷板设备也越来越多的采用计算机实行自动控制,便加匸粘度、匸作效率人人捉高,同时减少了工人的劳动强度、改善了工作条件.美国、徳国、日本三国的卷板机技术非常先进，经验很多，并且分别右自己的特点。在美国,政府氮视卷板机工业的发展，因而不

5、断提出卷板机的发展方向,提供充足的经费,注取基础科研。由于美国首先结合汽车、轴承行业的生产需求开发了大批自动生产线，所以美国的高性能卷板机技术在世界一直居领先地位。德国不但重视员匸素质，而且車视理论与实际相结合，基础科研与W用技术并車,在卷板机产品质最上蒂益求精。德国的卷板机质彊及性能良好、先进实用，出II遍及全世界，尤其是人型、重型、粘密卷板机，在质秋、性能上居世界询列。U木在巫视人才及卷板机部件配套方血学习徳国，质彊管理及卷板机技术方血学习美国。日本在发展卷板机的过程中,狠抓关健,兜出发展卷板机系统。在产琏上居世界笫一,销害额占世界市场的50%,对加速日本和世界卷板机的发展起了巫要作用。除

6、了上述国家以外,还有很多发达国家的卷板机水平也很高。国外苦名厂家及产品如F：瑞士ChrHaeusler公司,生产世界上最大的四線卷板设备:VRM-hy4000X150mm.a冷卷钢板规格为150X4000mm（最人厚度X最人宽度），热卷规格为260X4000mm,主要用于核工业方面。意大利PROMAU公司生产全液床式“DAVI”系列四辘卷板机，它具有自动平衡系统（ABS）、行星摆式回转导轨（PSG）、自动润滑系统（ALS）、节能系统（ESS）o国外生产卷板设备的著名厂家还有西徳的瑟尔夫公司、福斯造船及机械公司、英国布郎克公司和日本富士车辆公司等。科学技术的发展和对国外卷板技术的不断学习和引进，

7、使我国卷板设条的生产技术有了很大提高。近几年，我国生产的三魏可调式卷板机和四線卷板机越来越多地代替了在卷板设备中直占据主要地位的对称三牠卷板机。其中上飆万能式三牠卷校机逐渐取代了卜辐水平F调式三線卷板机而广泛应用。随着液压产品生产技术不断进步，国产液床元件的精度、性能已达到较高的水平。所以，液斥传动也越来越乡的应用卷板设条中。冃前，用卷制中薄板的小功率卷板机多采用机械传动或机液混介驱动,用于卷制厚板的人功率卷板机多采用液压驱动或多电机同时驱动但由我国机械加工设备水平与加工技术水平与世界发达国家相比,仍仃淀的差距,所生产的机械零部件和液压元件的加1:粘度达不到设计要求，因机械摩擦造成的机械损失和

8、内汕漏造成的液压损失较高。所以卷制同等规格的钢板，所需卷板机功率要高于国外的卷板机，使得卷板设备体积庞人，形体笨甫。另外，我国引进国外数控卷板技术，在数控卷板丁艺和设务研究方而作了人磧匸作。但足，从数控技术的实现上看，还不能达到令人满盘的结果，还不能粮据被卷制坯料的材质、规格尺寸、卷曲曲率等,正确计算和调整工艺参数,达到真正的全自动控制，而是需要较多的人工十预。国内生产卷板设备的厂家何一重、二重、沈阳重型机械厂、太原市梨机械厂、江苏南通取型机械厂、长治锻压机械厂等。FI前，国内对卷板机的研究左要集中在高等院校和企业,对于卷板机研究较多的学院和企业如卜武汉理工大学、天津大学、武汉化工学院、江苏科

9、技大学、武汉化工学院、太原科技大学、首钢长治锻压机床厂及南通安南重匸机械有限公司等,这些高校和企业对卷板机的研究主要集中在人型卷板机的研究、卷板机数控技术的研究、卷板机的力学模型与运动仿克的研究。滚弯成形技术，俗称卷板成形，是现在应用比较广泛的板材成形方法Z，在以往的很多年里对卷板成形的研究主要是在卷板机的工艺、卷板机的外观、卷板机的自动化等方面。13.1传统滾弯成形技术传统滚弯成形技术上耍是指卷板机设计者凭借自己的卷板机设计经验,借助以前的卷板机理论公式进行计算，对卷板机做精度低、局部外形改变的实验，來完成对卷板机的设计】叭询苏联学者淡施宁叩和格罗夾妹g等人在很7的时候就对卷板机的结构进行了

10、力学分析。莫施宁首次提出了型性变形和卷板及矫正理论。在十九世纪八十年代，丹麦人HanseiJ研究了机械式对称式三辗卷板机的基本参数的变化关系。E.Trostmann】等人基JHansen的理论基础,得出了卷板机自动控制理论,这是最早的卷板机门动控制理论，后來的研究苕都是以此为朋础形成了现代自动化卷板机的自动成形Ifi理。相对国外的卷板机的迅猛发展，国内在卷板机的研究上就起步的较晚了,但在近年国内学苕把握了卷板机的发展趋孙，开始了对卷板机的研究，在很多方而取衍了K足的进步。胡卫龙2】等人对卷板的工艺过和和受力分析进行了研究。斯厚达卩61等人对板材卷板时的冋弹分析与计算方法进行了研究。徐辅仁口刀运

11、用弹蜩性理论对船舶壳体板在对称式三規弯板机中发生弹蜩性弯曲时的受力及变形作了系统的分析及研究，提出一组町按照板厚度、板材料弹性模最、板材料屈服极限及成形后船体板应貝令的曲率等参数确定中心辘进给帚及施加力的理论计算公式。舒东海”】等人通过对板材滚弯成形的理论分析计算，从理论上建立了板材滚弯成形的数学模型。所以说，传统的卷板成形的待点是：卷板机设计人员以挣态为假设条件，以卷板机理论为垄础来进行实验,这时候只耍依W设计者本身的主观判断，与实际悄况的联系较少，而且也不精确。虽然传统的卷板成形技术存在着很多问题,但也有其不可陆灭的点义，它在氏期的实验中枳累了丰富的经蛉，为现代卷板成形技术的发展做出了匝要

12、的贡献。13.2现代滚弯成形技术现代滚弯成形技术是以般新的卷板理论为咸础，以计算机为工具进行卷板机的计算与分析。它集介了最新的卷板理论、计算技术和分析程序，并辅以最新的卷板检测系统来精确检测卷板机的参数的变化。上世纪50年代到60年代，出现了有限元法，但是当时理论发展尚不成熟，并且计算机的软、皎件不能满足有限元法的耍求，这就限制了当时有限尤法的发展，在实际应用上没有得到推广。随着有限元程序的发展,人们逐渐将其应用在匸程应用上,它们以功能强大、使用方便、计算结果可靠和效率高而逐步代替了以往的卷板成形技术,从而成为当时乃至现在最为流行的卷板分析技术。现代设il方法包會很女的方法，们浪元法(FEA,

13、FiniteElementAnalysis)就足其中爪要方法之一,它的廉本理念是用简单的问题來勞代复杂的问题,然后利用先进的分析理论进行求解。它将整体单元划分为右限个小单元(他将求出的结果分为有限个相关的更小的结果),对每个单元都求解出近似解,然后对所有的近似解进行归总來得出最后的结果。虽然这个结果是近似值，因为在实际肖中，丁程中并不能得到精确值,所以这个近似值己经能满足工程h的应用了。和以往的分析方法相比,有限元法理论较为成熟,适用F各种不同的工程应用，而且计算时间短、精度较高、成木低，基于以上优点，有限元法渐渐成为了冃前最为有效的丁程分析方法。某于I述优点Mori提出了用有限元法来模拟板材

14、的最佳成形路径的方法。在该方法中，加工过程是通过反馈控制來自动修正的，而反馈控制駅足根据冇限元模拟过程中每一阶段的变形形状、应力应变分布及戯荷帮况计算出的,并使用模糊推理來求上魏的运动。Yan申刃等人则提出了用uJ控有瑕元法来加工不定曲率板的方法。板材加工时，用町控冇限尤法來确定将板材滚弯到期望曲率分布时托規的运动，而托轮的运动是利用接近期庇曲率分布的反馈控制來调整的：同时这个运动又是廉于在弯板过程中每-个变形阶段的计算曲率分布上的模糊推理来逐渐修正的，但仍和实际加丄情况有些不同。在国内，很多高校和学者现在把研究的車点放在了卷板成形的数值模拟研究工作例如：哈尔滨工业大学、南京工业大学、天津人学

15、等。哈尔滨业人学的胡军峰等人用大型工程有限元分析软件MSC.Marc,成功地实现了对船用大尺寸钢板滚弯过程的模拟。有限元模拟过程中实体单元离散的板材Illi率计算问题进行了研究,提出了计算曲率的方法O天津大学的郑东强口】等人为配合卷板设备数控系统的研制和对卷板I:艺过程进行优化，建立了三線数控卷板成形过程的弹槊性人变形接触问题的传限元模熨系统。系统研究了卷板过榨的机理，建立了卷板模拟的弹蜩件大变形仃限元方程，研究了系统中单元的选取，接触边界条件的处理。根据该模熨町对卷板过程中各几何控制参数和成形结果Z间的关系进行編确计算。在此肚础上开发了和应的何限元程序。计算实例证明了该系统的箱确性和町靠性，为制定和优化卷板工艺过程提供了依据。纵观卷板技术的发展，它由以往的材料力学方法过渡到现在的冇限元分析法：市传统的试蛉法过渡到现在的计算机模拟分析法匸叭右限元分析不仅在现代卷板成形技术中占有重要地位，而且越來越多地运用丁各种工程机械的建模与分析当中,更是广泛地应用j:力、热、光、电、声等各个行业和领域中,对现代的科技取得了不可磨火的贡献，基j:以上优点本文采用有陨元法对卷板机进行分析