輥彎
關注創建者：寒寒boy 創建時間：2018-01-28
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輥彎的實例教程
最近使用PAM做了一個連續的冷彎的分析，結果不是很好，不過有些現象已經出來了。
在上下工作輥之間設置液壓缸，對上下工作輥軸承座施加與軋制力方向相同的彎輥力S1，此力規定為正值，故稱為正彎輥法。在彎輥力S1作用下，軋輥的撓度和有載輥縫中部處尺寸減小。負彎輥法是在工作輥軸承座與支承輥軸承座之間設置液壓缸，對工作輥軸承座施加一個與軋制方向相反的作用力S1（圖1.2b），此力規定為負值，故稱為負彎輥法。它使工作輥撓度和有載輥縫中部處尺寸增加。
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圖1.2 工作輥彎曲法[1]
a-工作輥正彎；b-工作輥負彎
2 問題描述
本文以某高校鎂合金實驗室的300mm鎂合金溫軋機為研究對象，設備僅用于實驗，體型小，相關參數如表2.1所示。
表2.1 鎂合金溫軋機參數表
繪制支承輥簡化圖，如圖2.1所示。
圖2.1 支承輥簡化圖
本論文僅對工作輥正彎時，做支承輥的彎曲強度分析。對支承輥做受力分析，如圖2.2所示。
圖2.2 支承輥受力分析圖
3 建立有限元模型
3.1 建立模型
(1) 參照支承輥簡化后的圖形，用Solidworks繪制三維模型，如圖3.1所示，另存為.x_t格式，準備導入。
圖3.1 支承輥三維模型圖
(2) 選擇“Utility Menu>file>import>para...”命令，彈出“ANSYS connection forparssolid”對話框，選擇需要導入的文件，單擊“OK”按鈕即可完成導入，如圖3.2所示。
展開 五金沖壓件彎曲按加工材料的不同，可分為板料彎曲、管料彎曲、型材彎曲、棒料彎曲等；按彎曲成形所用設備的不同，又可分為折彎、滾彎、拉彎、輥彎等。
彎曲件加工的精度與很多因素有關，如彎曲件材料的力學性能和材料厚度、模具結構和模具精度、工序的多少和工序的先后顧序以及彎曲件本身的形狀尺寸等。精度要求較高的彎曲件必須嚴格控制材料厚度公差。一般彎曲件的尺寸經濟公差等級最好在IT13級以下，增加整形等工序可以達到IT11級。
彎曲加工的過程是利用V形彎曲模壓彎V形件的模具結構圖。凸模1與凹模2分別與彎曲工件內、外形輪廓基本一致，當外力(如果力機滑塊運動)將凸模推下時，便將放在凸、凹模之間的板料彎成需要的工件。
彎曲有自由彎曲和校正彎曲之分，區別在于自由彎曲是在凸模、板料、凹模三者完全貼合時就不再往下壓；而校正彎曲則是自由彎曲的基礎上涂抹再往下壓，使工件產生一步的塑性變形，以減少彎曲件的回彈。
為了觀察板料彎曲時的金屬流動情況，便于分析材料的變形特點，經常在彎曲前的板料側表面用機械刻線或照相腐蝕制作正方形網格，然后用工具觀察并測量彎曲前后網格的尺寸和形狀變化情況，彎曲變形后，發現具有以下特點：
1.圓角部分的正方形坐標網格由正方形變成扇形，其他部位則沒有變形或變形很小。
2.在變形區內，側面網格由正方形變成了扇形；靠近凹模的外側手切向拉伸，長度伸長；靠近凸模的內側受切向壓縮，長度縮短。由內、外表面至板料中心，其縮短和伸長的程度逐漸變小。在縮短和伸長兩者之間變形前后長度不變的那層金屬成為中性層。
在沖壓加工中出現彎曲變形區斷面的一類型變化，則需要觀察彎曲后斷面的變化我們可以發現：
1.變形區內的板料橫截面發生變形。
展開 項目的工程意義和代表性
冷彎成型是一種傳統工藝，廣泛用于制造成本效益高的焊管，其中金屬工件是經過多組軋輥逐步成形。根據初始橫截面和最終型材的幾何形狀以及要施加的應變增量，給出不同類型的輥子，每組輥子都具有特定的功能。電阻焊（ERW）鋼管已廣泛應用于各行各業，特別是在天然氣和石油運輸中。ERW焊管主要采用輥壓成型工藝，通常包括開卷、調平、輥軋成型、焊接、定徑、矯直等多種工藝。然而，在工業生產中，冷輥軋成形主要采用試錯法。工件隨著各輥組的轉動而逐漸連續變形，形成一個圓形的十字形管。由于材料非線性、幾何非線性和邊界非線性，板料輥軋成形過程非常復雜。然而，花卷設計和花型設計主要依靠工人的經驗，理論指導和參考較少。隨著計算機技術的發展，有限元分析作為早期設計和優化階段必不可少的工具，在輥彎成形工業中得到了越來越多的應用。
2. 仿真目的和基本設置
目的：
在管材冷彎成形過程中，如果不能很好地平衡各參數，這種方法可能會產生沿工件橫截面上的幾何和機械性能的非均勻分布，以及管子在后續過程（即彎曲）中的不穩定行為。所以確定一些衡量工件均勻性和加工質量的指標是很重要的，研究主要工藝參數對這些指標的影響是主要目的。
基本設置：
垂直輥軸：9組，水平輥軸：8組
板材長寬高：300 X 20.8 X 1 mm
厚度方向積分點數量： 7
摩擦系數：0.2
網格尺寸：0.5-1 mm
輥軸組的速度，每個輥軸組會增速0.5%以確保板材不會出現屈曲
驅動方式：只有垂直方向放置的下輥軸作為驅動利用摩擦帶動板材前進成形
板材變形體，輥軸剛體
3. 工件的簡圖
圖1 簡化后的模型和變形演化花形圖案
4.
展開 AutoCAE是德國data M公司授權的COPRA軟件合作伙伴，COPRA作為冷彎行業首屈一指的設計和仿真分析軟件，歷經30年發展，凝聚了data M公司多位軟件工程師和冷彎成形專家的經驗，將軟件界面、設計模板和分析流程完美得做到了工藝化、參數化、自動化。COPRA軟件涵蓋整個冷彎成形工藝流程，COPRA RF為冷彎設計軟件包，包括開閉口截面、管材和線材等冷彎產品的快速輥花設計、快速軋輥設計，DTM工藝可行性評估等；COPRA FEA是基于有限元的輥彎成形工藝仿真分析軟件包，可以精確預測成形過程中的應力、變形、厚度和回彈，仿真結果用來指導工藝優化和模具設計。
AutoCAE是俄羅斯QForm軟件授權合作伙伴，QForm是一種基于鍛造工藝的模擬仿真軟件，可以幫助客戶解決鍛件設計制造過程的工藝設計驗證和優化問題、以及鍛模的設計制造等技術難題。QForm軟件可以模擬各種金屬塑性成形工藝：包括冷、熱模鍛，自由鍛，環軋，輾輪，輥鍛，軋制，楔橫軋，螺旋軋制，型材擠壓，旋壓，液壓成形，板材成形，擺碾和粉末鍛造等。另外還可以模擬熱處理過程中的熱彈塑性問題。可以導入鑄造模擬軟件的模擬結果。
AutoCAE作為美國DANTE Solutions, Inc中國區合作伙伴，為國內熱處理行業用戶提供最為專業的Dante熱處理仿真軟件、技術支持和熱處理仿真過程工程咨詢。Dante軟件用于模擬各種淬火（浸入、氣體、模壓等）、滲碳、回火等熱處理工藝過程，得到零件的應力、晶相、變形等分析結果，預測熱處理過程中的缺陷，指導熱處理工藝優化。
AutoCAE秉承“Really Customer Focused”的服務宗旨，一如既往得為客戶提供專業的CAE軟件和技術服務。
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圖1.2 工作輥彎曲法[1]
a-工作輥正彎；b-工作輥負彎
2 問題描述
本文以某高校鎂合金實驗室的300mm鎂合金溫軋機為研究對象，設備僅用于實驗，體型小，相關參數如表2.1所示。
表2.1 鎂合金溫軋機參數表
繪制支承輥簡化圖，如圖2.1所示。
金屬回轉加工成形分為金屬坯回轉、工具回轉或兩者都回轉三種形式，在旋轉中使金屬坯料變形的塑性加工方法，包括縱軋、斜軋、擺輾、輾環、楔橫軋、輥彎（或彎卷）、輥鍛和旋壓等。成形環件內徑Φ500mm以上的為大型環件；擠壓管件內徑Φ300mm以上壁厚30mm以上的為大口徑厚壁無縫管件。
彎曲按加工材料的不同，可分為板料彎曲、管料彎曲、型材彎曲、棒料彎曲等；按彎曲成形所用設備的不同，又可分為折彎、滾彎、拉彎、輥彎等。
彎曲件加工的精度與很多因素有關，如彎曲件材料的力學性能和材料厚度、模具結構和模具精度、工序的多少和工序的先后顧序以及彎曲件本身的形狀尺寸等。精度要求較高的彎曲件必須嚴格控制材料厚度公差。
工藝的基本過程是先由平板或經過輥彎的單曲率殼板組焊成封閉多面殼體，然后再封閉多面殼體內充滿液體介質(通為水)，并通過一個加壓系統向封閉多面殼體內施加內壓，在內壓作用下殼體產生塑性變形而逐漸趨向于球殼。
對于單曲率殼體，該工藝的主要工序為:下料---彎卷---組裝焊接---液壓成形。
隨著計算機技術的發展，有限元分析作為早期設計和優化階段必不可少的工具，在輥彎成形工業中得到了越來越多的應用。
隨著計算機技術的發展，有限元分析作為早期設計和優化階段必不可少的工具，在輥彎成形工業中得到了越來越多的應用。
輥彎機組輯 弧與拉彎成形工序都是解決制件的弧度問題，但它們有著本質的區別，輯彎機組輻弧主要是把制件由直線形狀成形為曲線形狀，它們是在一個平面內的曲率變化，而拉彎成形是由拉彎機配合專用拉彎模可實現制件變曲率的三維空間彎曲成形。拉彎成形后根據制件的工藝需求，往往還需進行沖壓、組焊及矯形等作業內容。
以圖2所示的前門窗框總成為例，窗框總成由多個輯壓制件和沖壓片件拼焊組成。
五金沖壓件彎曲按加工材料的不同，可分為板料彎曲、管料彎曲、型材彎曲、棒料彎曲等；按彎曲成形所用設備的不同，又可分為折彎、滾彎、拉彎、輥彎等。
彎曲件加工的精度與很多因素有關，如彎曲件材料的力學性能和材料厚度、模具結構和模具精度、工序的多少和工序的先后顧序以及彎曲件本身的形狀尺寸等。精度要求較高的彎曲件必須嚴格控制材料厚度公差。
隨著計算機技術的發展，有限元分析作為早期設計和優化階段必不可少的工具，在輥彎成形工業中得到了越來越多的應用。
2. 仿真目的和基本設置
目的：
在管材冷彎成形過程中，如果不能很好地平衡各參數，這種方法可能會產生沿工件橫截面上的幾何和機械性能的非均勻分布，以及管子在后續過程（即彎曲）中的不穩定行為。
18秒時刻，鋼帶最大等效應力472.49MPa，表現在彎邊輥后的板邊上。
