solidworks四辊卷板机工作机构仿真设计
本课题对四辊卷板机的工作机构进行了设计，其中包括四辊卷板机的电动机功率计算及选型，各辊筒的设计及校核以及上辊液压传动系统的设计。这些设计一是保证了四辊卷板机主电动机的输出功率的需求，二是保证了卷板机在使用时的安全性能，最后保证了上辊筒在工作时能够保持工件两端的同步起降，避免出现卷制板材出现缺陷。四辊卷板机适用于金属板材的弯曲变形工作，可卷制圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并有板材端部预弯功能，剩余直边少，工作效率高的特点。关键词 四辊卷板机，卷板，液压传动系统目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外卷板机发展现状 1
1.3 本课题主要研究的内容 2
2． 卷板工艺过程分析 2
2.1 概述 3
2.2 卷板机的分类 5
3. 工艺计算 10
3.1 设计参数 10
3.2 设计计算 11
3.3 确定主电动机功率及液压系统输出压力 15
4. 工作辊的刚度，强度校核 16
4.1 已知参数 16
4.2 上辊校核 16
4.3侧辊校核 17
4.4 下辊校核 18
5. 液压系统设计 19
6. 三维建模 21
6.1 建模 21
6.2 装配 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1. 绪论
卷板是金属塑性成形的一种。金属塑性成形属于金属加工的范畴，是利用外力是金属发生塑性变形从而获得所需尺寸的金属的一种加工方法。卷板机的工作原理是根据三点成圆原理，利用辊筒与板材之间的摩擦力把板材卷制成筒体或者锥体。卷板属于塑型加工中冲压工艺中的弯曲工艺。
Solidworks软件作为世界上第一款与Windows系统相结合的三维CAD系统，拥有功能强大，上手容易以及技术创新三大特点。这款软件内置很多组件，能够提供各式各样的设计方案，一方面满足不同的需求，另一方面可以减少设计过程中可能出现的错误。这次设计通过Solidworks软件对所设计的四辊卷板机进行三维建模，以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
擦力把板材卷制成筒体或者锥体。卷板属于塑型加工中冲压工艺中的弯曲工艺。
Solidworks软件作为世界上第一款与Windows系统相结合的三维CAD系统，拥有功能强大，上手容易以及技术创新三大特点。这款软件内置很多组件，能够提供各式各样的设计方案，一方面满足不同的需求，另一方面可以减少设计过程中可能出现的错误。这次设计通过Solidworks软件对所设计的四辊卷板机进行三维建模，以便更直观进行了解。
1.1 课题的研究背景及意义
卷板机是一种根据三点成圆原理，利用辊筒与板材之间的摩擦力把板材卷制成筒体、锥体等形状的成型装备。因为其种类功能多种多样，所以适用于大多数金属加工场合。随着我国与机械相关的各行业的飞速发展，卷板机根据不同的需求大体按照卷板厚度增加，卷板精度提高以及数控化的方向发展。根据估算，卷板机可以将加工效率提高10~40倍，材料节约率达到60%以上。有人做过统计，全球产出的钢铁有70%左右经过变形加工才能满足需求，即2/3的钢材需要经过金属成形加工。据估计，每一万吨板材，型材的再加工便需要一台卷板机。本课题所涉及到的四辊卷板机是目前综合而言功能最全，加工精度和加工效率最高的卷板机。相比于对称式卷板不能卷制板材所有长度即剩余直边较多的缺陷，四辊卷板机具有双向预弯边功能，它加工的板材剩余直边较少，对中板材十分方便，加工精度和加工效率比较高。且可以通过调整下辊及两边侧辊的位置和运动方式，从而卷制较复杂的筒体，适合种类繁多，批量较小的产品加工生产。相比于其他类型的卷板机，四辊卷板机是现在金属成型加工设备中非常理想的大中型设备，它适用于设备自动化，专业化水平高以及需要卷制大型工件的场合。
1.2 国内外卷板机发展现状
1.2.1 国外卷板设备的技术现状
目前，美国、德国、日本等国家在卷板机生产上均具有较高的水平。美国政府拨出了大量的科研经费来发展基础科研，对卷板机在工业方面的发展使用表现出非常高的重视。因为美国政府同时也是一个汽车生产大国，为了满足汽车行业的市场需求，建立了大量的自动化生产线，从而也带动了卷板机的发展，使得卷板机在高性能方面的研发处于世界一线水平。德国注重把理论基础和实际应用结合起来，并且追求卷板机的准确度以及精密度。所以在生产大型，重型卷板机方面处于世界领先水平。日本则是重视人才引进，与此同时也一直学习世界先进水平国家的卷板机技术，抓住卷板机的核心关键，卷板机的产量居世界前列。除了这三个国家，还有许多国家在卷板机技术发展方面拥有很高的成就，比如西德的瑟尔夫公司、福斯造船及机械公司；英国布郎克公司等都是非常著名的卷板设备生产厂家。
1.2.2 国内卷板设备的技术现状
通过研究和引进国外的卷板机技术以及自我研发，我国在卷板设备生产技术方面有了长足的进步。近几年来，在我国卷板设备中一直站主导地位的对称式三辊卷板机正逐渐被可调式三辊卷板机和四辊卷板机所替代。也因为我国液压技术的不断进步，液压产品的精度功能也有了很大的提高，使得卷板设备中越来越多的应用到了液压传动方式。但由于我国机械加工技术水平与世界顶尖水平还有一段距离，所以生产的各零部件的加工精度可能达不到所需的要求，在加工过程中损耗在机械摩擦以及因为系统泄漏所造成的损失比较高，使得卷制相等型号的板材时，电动机所需要提供的功率要多于国外，这也导致我国生产的卷板机体积庞大，制造不便。另一方面，我国在数控卷板技术方面也做了很大的研究工作并且进行了技术引进，但是不管是国内还是国外的卷板机技术，在技术实现方面并不能达到比较完美的结构，还不能根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，不能完全脱离人工控制从而达到真正的全自动化控制。
1.3 本课题主要研究的内容
本课题主要研究的内容有：
（1）熟悉卷板机工作机构的结构和工作原理
（2）四辊卷板机工作机构的设计计算
（3）完成四辊卷板机工作机构的设计及建模
2． 卷板工艺过程分析
2.1 概述
板材筒体成形是制造石油设备的主要工艺方法之一。通常分为两种成形方法:加压压制成形和连续卷制成形。后者比前者所体现出来的优点可以从表中看出。
表1 两种成形方法对比
制造方法
筒节直径（mm）
1000
1500
2000
卷圆
100
118.7
125
压制
827
1087.5
922
使用辊式卷板机卷制圆筒时，板材因为受到滚筒间的摩擦进行移动，从而发生塑性变形而被卷制成筒形，在某一时间点，变形区只占板材中很小的一部分。在加工过程中，随着板材的送进，这个变形区也跟随着移动。由于控制工艺参数不变，板材的各处的变形程度都相同，即曲率
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外卷板机发展现状 1
1.3 本课题主要研究的内容 2
2． 卷板工艺过程分析 2
2.1 概述 3
2.2 卷板机的分类 5
3. 工艺计算 10
3.1 设计参数 10
3.2 设计计算 11
3.3 确定主电动机功率及液压系统输出压力 15
4. 工作辊的刚度，强度校核 16
4.1 已知参数 16
4.2 上辊校核 16
4.3侧辊校核 17
4.4 下辊校核 18
5. 液压系统设计 19
6. 三维建模 21
6.1 建模 21
6.2 装配 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1. 绪论
卷板是金属塑性成形的一种。金属塑性成形属于金属加工的范畴，是利用外力是金属发生塑性变形从而获得所需尺寸的金属的一种加工方法。卷板机的工作原理是根据三点成圆原理，利用辊筒与板材之间的摩擦力把板材卷制成筒体或者锥体。卷板属于塑型加工中冲压工艺中的弯曲工艺。
Solidworks软件作为世界上第一款与Windows系统相结合的三维CAD系统，拥有功能强大，上手容易以及技术创新三大特点。这款软件内置很多组件，能够提供各式各样的设计方案，一方面满足不同的需求，另一方面可以减少设计过程中可能出现的错误。这次设计通过Solidworks软件对所设计的四辊卷板机进行三维建模，以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
擦力把板材卷制成筒体或者锥体。卷板属于塑型加工中冲压工艺中的弯曲工艺。
Solidworks软件作为世界上第一款与Windows系统相结合的三维CAD系统，拥有功能强大，上手容易以及技术创新三大特点。这款软件内置很多组件，能够提供各式各样的设计方案，一方面满足不同的需求，另一方面可以减少设计过程中可能出现的错误。这次设计通过Solidworks软件对所设计的四辊卷板机进行三维建模，以便更直观进行了解。
1.1 课题的研究背景及意义
卷板机是一种根据三点成圆原理，利用辊筒与板材之间的摩擦力把板材卷制成筒体、锥体等形状的成型装备。因为其种类功能多种多样，所以适用于大多数金属加工场合。随着我国与机械相关的各行业的飞速发展，卷板机根据不同的需求大体按照卷板厚度增加，卷板精度提高以及数控化的方向发展。根据估算，卷板机可以将加工效率提高10~40倍，材料节约率达到60%以上。有人做过统计，全球产出的钢铁有70%左右经过变形加工才能满足需求，即2/3的钢材需要经过金属成形加工。据估计，每一万吨板材，型材的再加工便需要一台卷板机。本课题所涉及到的四辊卷板机是目前综合而言功能最全，加工精度和加工效率最高的卷板机。相比于对称式卷板不能卷制板材所有长度即剩余直边较多的缺陷，四辊卷板机具有双向预弯边功能，它加工的板材剩余直边较少，对中板材十分方便，加工精度和加工效率比较高。且可以通过调整下辊及两边侧辊的位置和运动方式，从而卷制较复杂的筒体，适合种类繁多，批量较小的产品加工生产。相比于其他类型的卷板机，四辊卷板机是现在金属成型加工设备中非常理想的大中型设备，它适用于设备自动化，专业化水平高以及需要卷制大型工件的场合。
1.2 国内外卷板机发展现状
1.2.1 国外卷板设备的技术现状
目前，美国、德国、日本等国家在卷板机生产上均具有较高的水平。美国政府拨出了大量的科研经费来发展基础科研，对卷板机在工业方面的发展使用表现出非常高的重视。因为美国政府同时也是一个汽车生产大国，为了满足汽车行业的市场需求，建立了大量的自动化生产线，从而也带动了卷板机的发展，使得卷板机在高性能方面的研发处于世界一线水平。德国注重把理论基础和实际应用结合起来，并且追求卷板机的准确度以及精密度。所以在生产大型，重型卷板机方面处于世界领先水平。日本则是重视人才引进，与此同时也一直学习世界先进水平国家的卷板机技术，抓住卷板机的核心关键，卷板机的产量居世界前列。除了这三个国家，还有许多国家在卷板机技术发展方面拥有很高的成就，比如西德的瑟尔夫公司、福斯造船及机械公司；英国布郎克公司等都是非常著名的卷板设备生产厂家。
1.2.2 国内卷板设备的技术现状
通过研究和引进国外的卷板机技术以及自我研发，我国在卷板设备生产技术方面有了长足的进步。近几年来，在我国卷板设备中一直站主导地位的对称式三辊卷板机正逐渐被可调式三辊卷板机和四辊卷板机所替代。也因为我国液压技术的不断进步，液压产品的精度功能也有了很大的提高，使得卷板设备中越来越多的应用到了液压传动方式。但由于我国机械加工技术水平与世界顶尖水平还有一段距离，所以生产的各零部件的加工精度可能达不到所需的要求，在加工过程中损耗在机械摩擦以及因为系统泄漏所造成的损失比较高，使得卷制相等型号的板材时，电动机所需要提供的功率要多于国外，这也导致我国生产的卷板机体积庞大，制造不便。另一方面，我国在数控卷板技术方面也做了很大的研究工作并且进行了技术引进，但是不管是国内还是国外的卷板机技术，在技术实现方面并不能达到比较完美的结构，还不能根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，不能完全脱离人工控制从而达到真正的全自动化控制。
1.3 本课题主要研究的内容
本课题主要研究的内容有：
（1）熟悉卷板机工作机构的结构和工作原理
（2）四辊卷板机工作机构的设计计算
（3）完成四辊卷板机工作机构的设计及建模
2． 卷板工艺过程分析
2.1 概述
板材筒体成形是制造石油设备的主要工艺方法之一。通常分为两种成形方法:加压压制成形和连续卷制成形。后者比前者所体现出来的优点可以从表中看出。
表1 两种成形方法对比
制造方法
筒节直径（mm）
1000
1500
2000
卷圆
100
118.7
125
压制
827
1087.5
922
使用辊式卷板机卷制圆筒时，板材因为受到滚筒间的摩擦进行移动，从而发生塑性变形而被卷制成筒形，在某一时间点，变形区只占板材中很小的一部分。在加工过程中，随着板材的送进，这个变形区也跟随着移动。由于控制工艺参数不变，板材的各处的变形程度都相同，即曲率
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