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                                            陳震
摘  要：


1 引言   

    卷板機(jī)是鍛壓加工設(shè)備。卷板機(jī)主要用于工業(yè)容器罐、壓力管成型加工等機(jī)械冷加工領(lǐng)域，要求成型一致性好，弧線規(guī)范，焊接縫口連接好。傳統(tǒng)上工業(yè)容器罐由人工逐段的憑經(jīng)驗(yàn)操作壓輥成型。由于天然氣管道、油罐車的需求量增加，傳統(tǒng)的生產(chǎn)已經(jīng)滿足不了市場(chǎng)的要求，需要全自動(dòng)化的機(jī)器實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

2 工藝分析

    卷板工藝是利用卷板機(jī)對(duì)板料進(jìn)行連續(xù)3點(diǎn)彎曲的成型過程，如圖1所示，卷板工藝過程由預(yù)彎――對(duì)中――卷圓――矯圓過程組成。卷圓工藝過程分析:上輥萬(wàn)能式卷板機(jī)的下輥為固定間距，上輥為萬(wàn)能式，可實(shí)現(xiàn)升降及前后移動(dòng)，上輥升降由液壓缸驅(qū)動(dòng)，前后位移由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下輥由主電機(jī)經(jīng)減速器后驅(qū)動(dòng)，因此具備數(shù)字控制的整機(jī)條件。

圖1 卷板成型工藝過程

2.1 預(yù)彎

    板料卷制時(shí)，平板兩端各有一段長(zhǎng)度,由于沒有接觸上輥不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊。為了避免板料從工作輥間脫出，實(shí)際剩余直邊常比理論值大。對(duì)稱彎曲時(shí)為(6～20)￡(￡一板厚)，非對(duì)稱彎曲時(shí)為對(duì)稱彎曲的1／6~1／10。由于剩余直邊在矯圓時(shí)難以消除，并造成較大的焊縫應(yīng)力及設(shè)備負(fù)荷，容易產(chǎn)生質(zhì)量和設(shè)備事故，故卷制前必須對(duì)板料進(jìn)行板邊預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。本機(jī)是非對(duì)稱彎曲，具有預(yù)彎邊的能力。

2.2 對(duì)正

對(duì)正的目的是使工件母線與輥軸線平行，防止產(chǎn)生扭斜。

2.3 卷圓

卷圓的方式分為一次進(jìn)給與多次進(jìn)給。冷卷回彈量顯著，需加一定的過卷量。

2.4 矯圓

轎圓一般分為三個(gè)步驟。

（1）加載。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算將輥筒調(diào)到所需的最大矯正曲率位置；

（2）滾圓。將滾筒在矯正曲率下滾卷l～2圈(著重滾卷近焊縫區(qū))，使整圓曲率均勻一致；

（3）卸載。逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。

2.5 技術(shù)參數(shù)和自動(dòng)化要求

圖2 卷板位移量控制

    （2）上輥（卷板輥）升降位置控制。根據(jù)理論計(jì)算，控制下輥旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)（恒速度）、上輥橫向移動(dòng)電機(jī)（在壓直邊時(shí)用）和升降液壓缸控制閥協(xié)調(diào)工作，自動(dòng)完成預(yù)彎、對(duì)中、卷圓、矯圓全過程。對(duì)于油罐車的罐體由于采用了對(duì)稱式三輥控制，只要控制上輥的升降位置就可以了。

圖3 卷板尺寸設(shè)計(jì)參考

3.2 卷板輥運(yùn)動(dòng)控制原理設(shè)計(jì)

卷板尺寸設(shè)計(jì)參考參見圖3。

    (1)設(shè)計(jì)條件（mm）。需要卷取材料的弧線半徑為R；下輥的半徑為r=95；兩下輥的中心距的一半為S=180；板材的壓下量為h;上輥原點(diǎn)距離下輥上平面的高度為L(zhǎng)

    (2)幾何數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

根據(jù)圖3：

     (R+r)²=s²+(R-h+r⁾²

得到：
    
    上輥每次在做產(chǎn)品之前處于原點(diǎn)，我們只要控制上輥在二維平面的坐標(biāo)就可以了，即控制y= h+L就可以了。
其中R為工藝設(shè)定值、L、D2為已知恒定值，帶入就可以得到h的值，在做不同的弧度的罐體時(shí)我們只要根據(jù)h=f(R)就可以控制上輥升降的切換，每段孤線的長(zhǎng)度可以由裝在下輥同心軸上的編碼器來控制，根據(jù)反饋的脈沖來控制每段弧的起始和結(jié)束。

3.4系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求再選用電氣產(chǎn)品，主要控制框圖如圖4所示。

4 臺(tái)達(dá)機(jī)電解決方案

4.1 設(shè)備選型

基于臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案主控平臺(tái)設(shè)備選型參見表2。

表2 臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品設(shè)備選型

4.2 PLC的地址分配