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                                            陳震
摘  要：


1 引言   

    卷板機是鍛壓加工設備。卷板機主要用于工業容器罐、壓力管成型加工等機械冷加工領域，要求成型一致性好，弧線規范，焊接縫口連接好。傳統上工業容器罐由人工逐段的憑經驗操作壓輥成型。由于天然氣管道、油罐車的需求量增加，傳統的生產已經滿足不了市場的要求，需要全自動化的機器實現規?；I生產。

2 工藝分析

    卷板工藝是利用卷板機對板料進行連續3點彎曲的成型過程，如圖1所示，卷板工藝過程由預彎――對中――卷圓――矯圓過程組成。卷圓工藝過程分析:上輥萬能式卷板機的下輥為固定間距，上輥為萬能式，可實現升降及前后移動，上輥升降由液壓缸驅動，前后位移由電機驅動，下輥由主電機經減速器后驅動，因此具備數字控制的整機條件。

圖1 卷板成型工藝過程

2.1 預彎

    板料卷制時，平板兩端各有一段長度,由于沒有接觸上輥不發生彎曲，稱為剩余直邊。為了避免板料從工作輥間脫出，實際剩余直邊常比理論值大。對稱彎曲時為(6～20)￡(￡一板厚)，非對稱彎曲時為對稱彎曲的1／6~1／10。由于剩余直邊在矯圓時難以消除，并造成較大的焊縫應力及設備負荷，容易產生質量和設備事故，故卷制前必須對板料進行板邊預彎，使剩余直邊接近理論值。本機是非對稱彎曲，具有預彎邊的能力。

2.2 對正

對正的目的是使工件母線與輥軸線平行，防止產生扭斜。

2.3 卷圓

卷圓的方式分為一次進給與多次進給。冷卷回彈量顯著，需加一定的過卷量。

2.4 矯圓

轎圓一般分為三個步驟。

（1）加載。根據經驗或計算將輥筒調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)，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 技術參數和自動化要求

圖2 卷板位移量控制

    （2）上輥（卷板輥）升降位置控制。根據理論計算，控制下輥旋轉驅動電機（恒速度）、上輥橫向移動電機（在壓直邊時用）和升降液壓缸控制閥協調工作，自動完成預彎、對中、卷圓、矯圓全過程。對于油罐車的罐體由于采用了對稱式三輥控制，只要控制上輥的升降位置就可以了。

圖3 卷板尺寸設計參考

3.2 卷板輥運動控制原理設計

卷板尺寸設計參考參見圖3。

    (1)設計條件（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;上輥原點距離下輥上平面的高度為L

    (2)幾何數學推導。

根據圖3：

     (R+r)²=s²+(R-h+r⁾²

得到：
    
    上輥每次在做產品之前處于原點，我們只要控制上輥在二維平面的坐標就可以了，即控制y= h+L就可以了。
其中R為工藝設定值、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我們只要根據h=f(R)就可以控制上輥升降的切換，每段孤線的長度可以由裝在下輥同心軸上的編碼器來控制，根據反饋的脈沖來控制每段弧的起始和結束。

3.4系統框圖設計

根據控制要求再選用電氣產品，主要控制框圖如圖4所示。

4 臺達機電解決方案

4.1 設備選型

基于臺達機電產品的系統解決方案主控平臺設備選型參見表2。

表2 臺達機電產品設備選型

4.2 PLC的地址分配