專利名稱：一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于卷板機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，為一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法。
背景技術(shù)：
卷板機(jī)是用于卷制各種形狀的板材的機(jī)床，是鍛壓機(jī)械中重要分支。在卷制板材過程中，由于卷板機(jī)下輥之間存在間距，導(dǎo)致板材端部無法直接卷制，需要先對板材兩端進(jìn)行預(yù)彎，使之形成一個符合要求的圓弧。目前預(yù)彎方式主要分兩種一是采用圓弧模具進(jìn)行預(yù)彎，該種工藝需要借助其他壓力機(jī)床，綜合成本高、操作復(fù)雜、加工效率低；二是采用卷板機(jī)自身進(jìn)行板材預(yù)彎，即通過移動卷板機(jī)輥柱，在板材上選取有限數(shù)量的幾個下壓點(diǎn)，使板材塑性變形，形成圓弧，但是該種工藝粗放，形成的圓弧實(shí)際上是幾條折線，準(zhǔn)確度不高，導(dǎo)致后續(xù)校圓工序耗時較長。因此，現(xiàn)有的卷板機(jī)卷制板材過程中預(yù)彎效果較差，達(dá)不到預(yù)彎要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有對卷板機(jī)板材預(yù)彎的工藝預(yù)彎效果差，成本高，操作復(fù)雜，效率低。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，卷板機(jī)設(shè)有上輥和兩個下輥，兩個下輥分別為左下輥和右下輥，對板材兩端需要預(yù)彎的部分構(gòu)造虛擬圓，通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出卷板機(jī)上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到符合要求的圓弧，包括以下步驟1)計算虛擬圓的半徑根據(jù)板材的長度計算出虛擬圓的理論半徑R，根據(jù)板材厚度修正虛擬圓半徑R = L/2 π +0. 5T ；其中，L為板材長度，T為板材厚度；2)計算最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立上位直角坐標(biāo)系，計算預(yù)彎過程中最大預(yù)彎半圓弧角a和最大預(yù)彎半圓弧長Yw，即卷板機(jī)上輥與虛擬圓內(nèi)切且卷板機(jī)下輥與虛擬圓外切時時的圓弧根據(jù)卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)推導(dǎo)得到公式sin(a) = Ld/(R+Rl)；則最大預(yù)彎半圓弧角a = arcsin(Ld/(R+Rl))；最大預(yù)彎半圓弧長Yw = 2 π R*a/360 ；其中，Ld為兩個下輥的中心距長度的一半，Rl為下輥半徑；3)計算上輥?zhàn)畲笙聣毫慨?dāng)上輥從下輥上邊沿開始，居中下壓板材到達(dá)虛擬圓時，將產(chǎn)生上輥?zhàn)畲笙聣毫緼d, Ad是預(yù)彎開始時的最大下壓量，也是正常滾圓的下壓量
根據(jù)步驟1)和 2)，得到(R+R1)2 = Ld2+ (R-Ad+Rl)2 ；貝IJ最大下壓量-.Ad=R +^(R + R\)2 - Ld2 .最大下壓量時，上輥在Y軸最大坐標(biāo)Ymax = Ad+H ；其中H為圓點(diǎn)高度，即上輥處于上位時，上輥下邊沿距離下輥上邊沿的距離，也是坐標(biāo)原點(diǎn)0到下輥上邊沿的垂直距離；4)計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立預(yù)彎過程直角坐標(biāo)系，計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量，虛擬圓上已預(yù)彎圓弧長度Y _L = S*t，S為下輥表面轉(zhuǎn)動線速度，t為預(yù)彎時間；虛擬圓上已預(yù)彎圓弧角度:Yw_a = S*t/2 π R*360預(yù)彎過程中，根據(jù)三角函數(shù)，上輥移動的χ軸坐標(biāo)X = -Sin(Yw_a)*(R-R2),R2為上輥半徑；DI = Cos(Yw_a)*(R_R2)；IO = AO-AI = (H+Ad) - (R-DI)；其中，DI為虛擬圓的圓心D到t時刻上輥圓心J的垂直距離；IO為坐標(biāo)圓點(diǎn)0到t時刻上輥圓心J的垂直距離；上輥移動的y 軸坐標(biāo)Y = I0+R2 = (H+Ad) - (R-DI) +R2 ；將 Ad 及 DI 代入，則 Y =H+Ad- (R-Cos (Yw_a) * (R-R2)) +R2 ；簡化得到Y(jié) = H+Ad- (R-R2) * (1-Cos (Yw_a))；預(yù)彎時，將板材置于下輥上，板材預(yù)彎長度為2倍最大預(yù)彎半圓弧長。預(yù)彎板材右端的步驟為板材右端距離兩下輥中心的距離為2*Yw，即2倍最大預(yù)彎半圓弧長，板材右端預(yù)彎動作開始時，上輥下壓，并下壓至最大下壓量，到達(dá)最大下壓坐標(biāo)A點(diǎn)(0，YmaX)；接著，兩下輥逆時針轉(zhuǎn)動，板材向左走動，同時上輥沿計算得到的虛擬圓軌跡向右移動，上輥根據(jù)預(yù)彎時間t計算出任意點(diǎn)時上輥的位移量，進(jìn)行逐點(diǎn)預(yù)彎，直至到達(dá)預(yù)彎結(jié)束位置，之后，下輥順時鐘轉(zhuǎn)動，帶動板材右移，同時，上輥沿虛擬圓向左移動，實(shí)時計算上輥的位移坐標(biāo)，直至上輥回最大下壓量處，重新到達(dá)A點(diǎn)；上輥保持不動，下輥繼續(xù)順時鐘轉(zhuǎn)動，進(jìn)行滾圓操作，直至板材左端剩余長度為2*Yw，即2倍最大預(yù)彎半圓弧長時，開始左端預(yù)彎；左端預(yù)彎方法與右端預(yù)彎步驟相同；右端預(yù)彎與左端預(yù)彎的先后順序任意。所述虛擬圓為任一弧形結(jié)構(gòu)。所述卷板機(jī)為任一類型的三輥卷板機(jī)。綜上所述，本發(fā)明卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大角度及圓弧長度構(gòu)造虛擬圓，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到滿意的預(yù)彎效果。
圖1是本發(fā)明一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法的模擬圖。圖2是圖1所示板材預(yù)彎動作結(jié)束時的示意圖。圖3是圖1所示板材預(yù)彎動作開始時的示意圖。圖4是圖1所示板材預(yù)彎在任意時間的示意圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明預(yù)彎板材的方法可適用于任何類型的三輥卷板機(jī)，此處為方便理解以三輥卷板機(jī)為例進(jìn)行說明，具體步驟如下(1)計算虛擬圓的半徑將板材置于下輥上，根據(jù)板材的長度計算出虛擬圓的半徑R，此處虛擬圓可以是圓，也可以是圓弧、扇形等任一弧形結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在上輥滾圓時，該虛擬圓與上輥正中處的內(nèi)切點(diǎn)為A點(diǎn)，與兩個下輥的外切點(diǎn)分別是B點(diǎn)、C點(diǎn)。在該虛擬圓的右下圓弧上取點(diǎn)P3，使得圓弧A-C的長度等于圓弧P3-C的長度。(2)計算最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，當(dāng)上輥與虛擬圓內(nèi)切且下輥與虛擬圓外切時，計算預(yù)彎過程中最大預(yù)彎半圓弧角a和最大預(yù)彎半圓弧長Yw。如圖2所示根據(jù)三角公式進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到公式sin(a) = Ld/(R+Rl)；則最大預(yù)彎半圓弧角a = arcsin (Ld/ (R+R1))；則最大預(yù)彎半圓弧長Yw = 2 π R*a/360 ；其中，Ld-—下輥中心距一半長度，Rl-—下輥半徑；(3)計算上輥?zhàn)畲笙聣毫慨?dāng)上輥從下輥上邊沿開始，居中下壓板材到達(dá)虛擬圓時，計算上輥?zhàn)畲笙聣毫緼d。Ad是預(yù)彎開始時的最大下壓量，也是正常滾圓的下壓量。如圖3所示根據(jù)勾股定律及數(shù)學(xué)推導(dǎo)，有如下公式■由(1)得知虛擬圓半徑R = L/2 π +0. 5T ；■根據(jù)勾股定理得出(R+Rl)2 = Ld2+(R-Ad+Rl)2 ；貝IJ最大下壓量-.Ad=R +m-^(R + R\)2 - Ld2 .最大下壓量時，上輥Y坐標(biāo)Ymax = Ad+H ；其中H為圓點(diǎn)高度，即上輥處于上位時，上輥下邊沿距離下輥上邊沿的距離，也是坐標(biāo)原點(diǎn)0到下輥上邊沿的垂直距離；(4)計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量，如圖4所示根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，有如下公式■虛擬圓上已預(yù)彎圓弧長度Yw_L = S*t參數(shù)說明S—下輥表面轉(zhuǎn)動線速度，t—預(yù)彎時間■虛擬圓上已預(yù)彎圓弧角度Yw_a = S*t/2 Ji R*360■根據(jù)三角函數(shù)，上輥移動的χ軸坐標(biāo)X = IJ = -Sin(Yw_a)*(R-R2)；■根據(jù)三角函數(shù)，DI = Cos (Yw_a) * (R-R2)；其中，DI為附圖4中，D點(diǎn)到I點(diǎn)的距離，即虛擬圓的圓心D到t時刻上輥圓心J的垂直距離。IO為附圖4中，I點(diǎn)到0點(diǎn)的距離，即坐標(biāo)圓點(diǎn)0到t時刻上輥圓心J的垂直距
離■上輥移動的 y 軸坐標(biāo)Y = I0+R2 = (H+Ad) - (R-DI) +R2 ；將前文中已經(jīng)計算出的最大下壓量公式= R +R\-,j(R +PAf-Ld2 ROI的計算公式 DI = Cos (Yw_a) * (R-R2)代入，則 Y = H+Ad- (R-Cos (Yw_a) * (R-R2)) +R2 ；簡化，得到Y(jié)= H+Ad- (R-R2) * (l_Cos (Yw_a))；參數(shù)說明S—下輥轉(zhuǎn)動線速度，t—預(yù)彎時間，R2—上輥半徑。本發(fā)明卷板機(jī)預(yù)彎板材的具體步驟如下將板材置于下輥上，準(zhǔn)備先進(jìn)行右端預(yù)彎；將板材右端距離兩下輥中心的距離為2*Yw，即2倍最大預(yù)彎半圓弧長，也是圖1中圓弧BC的長度。板材右端預(yù)彎動作開始時，上輥下壓，并下壓至最大下壓量，到達(dá)最大下壓坐標(biāo)A(0，Ymax)點(diǎn)，如圖1所示；接著，兩下輥逆時針轉(zhuǎn)動，板材向左走動，同時上輥沿虛擬圓向右移動。上輥根據(jù)時間計算出任意點(diǎn)時上輥的位移量，進(jìn)行逐點(diǎn)預(yù)彎，直至到達(dá)預(yù)彎結(jié)束位置。之后，下輥順時鐘轉(zhuǎn)動，帶動板材右移，同時，上輥沿虛擬圓向左移動，實(shí)時計算上輥的位移坐標(biāo)，直至上輥回最大下壓量處，重新到達(dá)A點(diǎn)。上輥保持不動，下輥繼續(xù)順時鐘轉(zhuǎn)動，進(jìn)行滾圓操作，直至板材左端剩余長度為2*Yw,即2倍最大預(yù)彎半圓弧長時，開始左端預(yù)彎。左預(yù)彎方法與右端預(yù)彎類同。在預(yù)彎的過程中，考慮到板材的彈性，可適當(dāng)增大上輥下壓量，以消除板材回彈的影響；也可以多次運(yùn)行預(yù)彎工序，以達(dá)到滿意的預(yù)彎效果。綜上所述，本發(fā)明卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大角度及圓弧長度構(gòu)造虛擬圓，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到滿意的預(yù)彎效果。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，卷板機(jī)設(shè)有上輥和兩個下輥，兩個下輥分別為左下輥和右下輥，其特征是對板材兩端需要預(yù)彎的部分構(gòu)造虛擬圓，通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出卷板機(jī)上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到符合要求的圓弧，包括以下步驟1)計算虛擬圓的半徑根據(jù)板材的長度計算出虛擬圓的理論半徑R，根據(jù)板材厚度修正虛擬圓半徑R = L/2 π+0. 5T ；其中，L為板材長度，T為板材厚度；2)計算最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立上位直角坐標(biāo)系，計算預(yù)彎過程中最大預(yù)彎半圓弧角a和最大預(yù)彎半圓弧長Yw，即卷板機(jī)上輥與虛擬圓內(nèi)切且卷板機(jī)下輥與虛擬圓外切時時的圓弧根據(jù)卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)推導(dǎo)得到公式sin (a) = Ld/(R+Rl)；則最大預(yù)彎半圓弧角:a = arcsin(Ld/(R+Rl))；最大預(yù)彎半圓弧長Yw = 2 π R*a/360 ；其中，Ld為兩個下輥的中心距長度的一半，Rl為下輥半徑；3)計算上輥?zhàn)畲笙聣毫慨?dāng)上輥從下輥上邊沿開始，居中下壓板材到達(dá)虛擬圓時，將產(chǎn)生上輥?zhàn)畲笙聣毫緼d，Ad是預(yù)彎開始時的最大下壓量，也是正常滾圓的下壓量根據(jù)步驟 1)和 2)，得到(R+Rl)2 = Ld2+(R-Ad+Rl)2 ；貝IJ最大下壓量-.Ad= R +^(R + R\)2 - Ld2 .最大下壓量時，上輥在Y軸最大坐標(biāo)Ymax = Ad+H ；其中H為圓點(diǎn)高度，即上輥處于上位時，上輥下邊沿距離下輥上邊沿的距離，也是坐標(biāo)原點(diǎn)0到下輥上邊沿的垂直距離；4)計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量取上輥在上位時的最下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，水平向右為X軸正方向，垂直向下為Y軸正方向，建立預(yù)彎過程直角坐標(biāo)系，計算預(yù)彎過程中任意點(diǎn)時上輥的位移量，虛擬圓上已預(yù)彎圓弧長度Y _L = S*t，S為下輥表面轉(zhuǎn)動線速度，t為預(yù)彎時間；虛擬圓上已預(yù)彎圓弧角it :Yw_a = S*t/2 π R*360預(yù)彎過程中，根據(jù)三角函數(shù)，上輥移動的χ軸坐標(biāo)X = -Sin(Yw_a)*(R-R2),R2為上輥半徑；DI = Cos(Yw_a)*(R-R2)；IO = AO-AI = (H+Ad)-(R-DI)；其中，DI為虛擬圓的圓心D到t時刻上輥圓心J的垂直距離；IO為坐標(biāo)圓點(diǎn)0到t時刻上輥圓心J的垂直距離；上輥移動的y軸坐標(biāo)Y = I0+R2 = (H+Ad) -(R-DI) +R2 ；將Ad及DI代入，則Y =H+Ad- (R-Cos (Yw_a) * (R-R2)) +R2 ；簡化得到Y(jié) = H+Ad- (R-R2) * (1-Cos (Yw_a))；預(yù)彎時，將板材置于下輥上，板材預(yù)彎長度為2倍最大預(yù)彎半圓弧長。預(yù)彎板材右端的步驟為板材右端距離兩下輥中心的距離為2*Yw，即2倍最大預(yù)彎半圓弧長，板材右端預(yù)彎動作開始時，上輥下壓，并下壓至最大下壓量，到達(dá)最大下壓坐標(biāo)A點(diǎn)(0，YmaX)；接著，兩下輥逆時針轉(zhuǎn)動，板材向左走動，同時上輥沿計算得到的虛擬圓軌跡向右移動，上輥根據(jù)預(yù)彎時間t計算出任意點(diǎn)時上輥的位移量，進(jìn)行逐點(diǎn)預(yù)彎，直至到達(dá)預(yù)彎結(jié)束位置，之后，下輥順時鐘轉(zhuǎn)動，帶動板材右移，同時，上輥沿虛擬圓向左移動，實(shí)時計算上輥的位移坐標(biāo)，直至上輥回最大下壓量處，重新到達(dá)A點(diǎn)；上輥保持不動，下輥繼續(xù)順時鐘轉(zhuǎn)動，進(jìn)行滾圓操作，直至板材左端剩余長度為2*Yw，即2倍最大預(yù)彎半圓弧長時，開始左端預(yù)彎；左端預(yù)彎方法與右端預(yù)彎步驟相同；右端預(yù)彎與左端預(yù)彎的先后順序任意。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，其特征是所述虛擬圓為任一弧形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，其特征是所述卷板機(jī)為任一類型的三輥卷板機(jī)。
全文摘要
一種卷板機(jī)預(yù)彎板材的方法，卷板機(jī)設(shè)有上輥和兩個下輥，兩個下輥分別為左下輥和右下輥，對板材兩端需要預(yù)彎的部分構(gòu)造虛擬圓，通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大預(yù)彎半圓弧角和最大預(yù)彎半圓弧長，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出卷板機(jī)上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到符合要求的圓弧。本發(fā)明通過板材長度計算出板材預(yù)彎的最大角度及圓弧長度構(gòu)造虛擬圓，在預(yù)彎過程中根據(jù)預(yù)彎時間實(shí)時計算出上輥移動的動態(tài)位置，使得上輥始終沿著虛擬圓預(yù)彎板材，從而得到滿意的預(yù)彎效果。
文檔編號B21D5/14GK102553984SQ20111044732
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張圣, 徐秋云, 扶文樹 申請人:南京埃爾法電液技術(shù)有限公司, 南京埃斯頓自動化股份有限公司