辊弯成型技术的应用与发展.doc

辐弯成型技术的应用与发展 摘要：木文介绍了近年来合作研究辘弯成型开发的技术成果，给出了辘弯成型CAD/CAM 技术的应川实例。丿V用CAD技术，在非对称料型的设计屮根据截面的几何特性确定成型基 准及工艺，介绍了咬口封闭料型的设计特点，给出了计算机模拟技术在宽幅压型板设计屮的 实例。应用CAM技术，解决了异型轧辘的计算机辅助加工，基于计算机数控包络法，用一 片砂轮可加匸出不同的轮廓曲线。辘弯成型CAD/CAM 一体化技术的皿用取得了良好的效 果。对本技术的发展方向，也提出了见解。 关键词：CAD CAM辘弯成型 1.辐弯成型的计算机辅助设计 在过去的十多年屮，辘弯成型（又称冷弯型钢）的计算机辅助设计技术得到广泛应用。目 前面临的问题是计算机可在多大程度“辅助”设计者完成任务。许多人设计轧辐时应用计算机 仅代替人工的几何计算，很大程度上仍依赖设计者的实践经验。 随着计算机技术的飞速发展，用于辘弯成型的CAD软件应达到更高的水平。首先应向 更深的方面发展，计算机能够在更多的方血帮助设计者以得到最优的设计结果。例如，CAD 软件丿V具备如下功能：模拟成形过程，应川人T智能及模糊神经网络技术给出专家水平的指 导。其次CAD技术向更广的领域发展，计算机辅助制造，生产管理，成木核算，质量控制 以及CAE和CIMSo由徳国data M开发的COPRA是解决觀弯成熨设计的集成软件。 以下是由COPRA完成的部分冷弯型钢断血的实例。 1.1非对称断面 LI木拓殖大学的小奈弘教授给出了非对称断血成型道次的估算方法。与对称断面相比, 不平衡的扭矩会导致板带的扭曲。断面成世过程屮板带的几何变形与其静力学特性紧密相 关。作者发现若以截血的一个惯性轴作为展开的基准线，一些非对称断面可得到很好的成型 质量。 1.1.1以惯性主轴作为展开的基准 用于集装箱的部件（图1 ）是…非对称截血。某公司以故长的肓线段作为成型的水平基 准，共用42道次成型，并产生明显的扭屈。用COPRA可方便地计算出主惯性轴的角度, 以其屮一个惯性轴作为成世基准面，只需6道次就获得了比前方法质最更好的断面。 图1集装箱部件的成世辘花图图2两侧成形角不同的 图1集装箱部件的成世辘花图 图2两侧成形角不同的V型截面 图2是夭花板巾顶的部件，虽然它的形状简单，但它的成型却不容易，原因在于必须满足 板厚0.4mm的情况下每米成型长度上的各向最大挠度不人于0.5mm。成型这一高精度的部 件，作者采用的方法是以惯性主轴Z—为成型基准，两侧的变形角按不同的值给出，以使两 侧的变形扭矩平衡。此外要保证它的脊线的平直度，轧辘的安装调整也是很重要的。采用上 述措施，最终生产出的料熨达到每米长宜线度误差小于0.3mm。 1. 1.2以水平轴线作为展开的基准 图3是按用户要求生产的另一种天花板m顶用的部件。这是由对称的”t”型巾顶龙骨简化 的。尽管它的左侧变形远大于右侧，但它的一个惯性主轴与水平面夹角接近于0度。这种 情况下，作者采用了以最长的育线体索为水平位置的展开基准。 图3 图3 T根断面的成形步骤 图4是电控柜部件的截面静力学特性。两惯性主轴的交点靠近右侧体索，作者以右侧体索作为成形展开的第一基准，将底部的水平体素作为第二成形基准。 图4电控柜部件的静力学特性 图4电控柜部件的静力学特性 图5非对称断面电控柜部件的成形辘花图 1.2咬口料型的成型 …些钢门窗料采用彩色涂层钢板为原料经辘弯成形丁■艺制成。为保证门窗的强度采用 封闭截面。焊接方法将破坏钢板表面，因而广泛采用了咬口结构。为避免咬口过程屮发生干 涉，避免对彩色涂层表更的损伤，同时也保证门窗的气密水密性及配合要求，要求辘型设计 及制造达到较高的精度。轴I勺表面粗糙度Ra 0.63pm,規的闘周速度尽可能接近驱动速度, 若辘的线速度差较大时，设计上应采用空转结构。 对于一般的辘弯成型，成形辘轴线为水平或垂冇?两种配置。咬口料型的成形广泛应用了 空间结构的辅助辘，这种辅辘结构安装衣两道主辘Z间，轧辘轴线可为任辽倾斜角度，它的 结构形式不同于主辘及立辘。图6表示了一种辅助辘的装配关系不意。为得到精确的尺寸 和形状，在最后的成型道次屮采用了芯子。图7是一种彩色涂层钢窗料的成形工艺图。 图6 图6用于咬口料型的辅助辘装配示意图 1.3宽幅压型板 压型板大多是由又宽又大的薄板经辘弯成型的，极易出现各种缺陷。小奈弘教授依据他 的实验给出了 I-分有用的结论：边浪、袋形波等缺陷是由于变形的应力过大或拉压应力的不 同分布造成的。在设计过稈中若能够计算出成形区域的应力、应变值，就可以避免缺陷的产 生。M用有限元技术以及实验结果，已知在每个道次的成世过程屮，板上变形区某一点的应 变状态是拉应力和压应力交替变化的，即使很薄的板在不同的层面上应变状态也是不同的。