四輥卷板機W12CNC-12×3000的設(shè)計與分析

韓興言

四輥卷板機使金屬板料在常溫下卷成圓形、圓錐形等形狀，在冶金、金屬制造行業(yè)應(yīng)用廣泛[1]。2017年為適應(yīng)客戶需要公司設(shè)計一臺規(guī)格為w12cnc12×3000的卷板機。本文主要介紹此卷板機的性能，設(shè)計工藝參數(shù)及整機特點。

1 卷板機性能與工藝設(shè)計參數(shù)

1.1 卷板機性能

四輥卷板機主要是用于彎卷一定厚度的金屬板成筒狀、弧形零件。其工作原理是旋轉(zhuǎn)式彎曲變形，與對稱三輥卷板機相比，不需另加壓力機等附加設(shè)備，直接預(yù)彎端部，而且剩余直邊較少，與非對稱三輥卷板機相比，可一次上料，不需調(diào)頭就可完成板材兩端部的預(yù)彎及成型彎曲功能，以及用于成型工件的校正。

1.2 工藝設(shè)計參數(shù)

卷板屈服極限:245 MPa，液壓系統(tǒng)最大工作壓力16 MPa；

最大卷板厚度:12 mm，外形尺寸，5 200×1 790×19 80 mm；

最大預(yù)彎板厚:8 mm，整機重量，13 850 kg；

最大卷板寬度：3 000 mm，最大規(guī)格時最小卷筒直徑 φ800.

2 基本結(jié)構(gòu)

W12CNC-12x3000卷板機結(jié)構(gòu)如圖1所示，由機械部分、液壓電氣控制部分及集中潤滑裝置組成。

圖1 W12CNC-12×3000卷板機平面圖

2.1 機械傳動部分

2.1.1 中上輥傳動機構(gòu)

中上輥如圖2所示，中上輥為主動輥，主要由上輥、軸承套、聯(lián)軸器、連接套、減速器、液壓馬達等組成，中上輥支撐在液壓缸和軸承座上，上輥在軸承套內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)。卷板機正常工作時，液壓馬達通過行星減速器帶動連接套和剛性聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，剛性聯(lián)軸器通過平鍵連接中上輥，實現(xiàn)中上輥正反轉(zhuǎn)，為板料卷制提供動力。把鋼板卷成型后，倒頭部分通過液壓缸向外脫開。此時，中上輥通過連接套上的螺栓螺母保持平衡。

圖2 中上輥示意圖

2.1.2 前（后）側(cè)輥機構(gòu)

前（后）側(cè)輥的高度的調(diào)整是通過液壓缸來實現(xiàn)。液壓缸上部通過銷連接軸承座。側(cè)輥每只油缸均由一只位移傳感器監(jiān)測。側(cè)輥升降位移量均由NC控制采用數(shù)字屏幕顯示，同步精度達到±0.2 mm.當鋼板需要卷成圓柱形時，有兩邊的液壓缸同時升起使軸承座在同一高度，側(cè)輥中心線與中上輥平行。當前（后）側(cè)輥有一定的高度差，傾斜一定角度，則可把鋼板卷成圓錐形[2]。

2.1.3 減速器

中上輥采用的是型號為TP2NBS-9-40-B500-9行星減速器，減速器齒輪經(jīng)過滲碳淬火處理，這樣使齒輪表面高硬耐磨，齒輪經(jīng)過熱處理后采用全部磨齒，工作時噪音降低，具有重量輕、體積小、傳動范圍大、運行平穩(wěn)等特點，適合此型號的卷板機。

2.2 潤滑部分

此卷板機采用的集中潤滑裝置，由一個手動加油槍、一個電動油脂潤滑泵、濾油器、分油器及銅管組成。采用介質(zhì)為000#-1#鋰基脂，定期為卷板機左右兩個共12個潤滑點提供潤滑脂。

2.3 電氣和液壓部分

電氣部分組要由組合控制柜、操作控制臺、西門子S7-200系列PLC等，控制電器（包括PLC）均安裝在配電柜內(nèi)，操縱臺可根據(jù)需要進行移動。采用觸摸幕顯示操作，操作方便，控制邏輯簡圖如圖3所示。主電路采用三相380 V/50 Hz交流電，NC控制輸入電路采用24 V直流電，控制輸出回路采用220 V/50 Hz交流電。一臺電機驅(qū)動一套液壓泵站[3]。

圖3 電氣控制邏輯簡圖

在工作現(xiàn)場，下輥升降、側(cè)輥升降同步系統(tǒng)由PLC控制，通過液壓閥（電磁換向閥、節(jié)流閥、液控單向閥）及位移傳感器檢測反饋，自動調(diào)整，具有絕對位移同步、相對位移同步轉(zhuǎn)換且同步精度達到±0.20 mm，保證輥的位置精度和實現(xiàn)對工作位置的監(jiān)控[4]。

由于本機采用液壓驅(qū)動，如圖4所示，采用獨立的液壓泵站。液壓油缸驅(qū)動液壓馬達，液壓馬達通過行星減速器帶動連接套和剛性聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，最終驅(qū)動卷板機中上輥旋轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)最大工作壓力為25 MPa，由油泵電機、液壓閥組、管路輔助件等組成。由一臺油泵電機通過內(nèi)齒形彈性聯(lián)軸器帶動液壓輪泵輸出壓力油，為保證油液清潔，在油泵油口處設(shè)有濾油器，從油泵出來的壓力油首先進入調(diào)壓系統(tǒng)，調(diào)定壓力，然后通過通道塊，經(jīng)三位四通換向閥通向油缸。

圖4 四輥卷板機液壓工作原理圖

3 結(jié)束語

本四輥卷板機（W12CNC-12×3000）通過上輥倒頭的翻轉(zhuǎn)、油缸復(fù)位均、上輥平衡裝置完成平衡使得卸料更為方便，工藝簡單，操作方便，減輕工人的勞動強度。設(shè)備全部操縱采用NC電氣集中控制，全液壓驅(qū)動，采用觸摸屏數(shù)字顯示和操作，具有輥位控制、并達到較高的精度，自動化程度較高，綜合技術(shù)性能好。此設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)制造完成，并通過客戶技術(shù)人員驗收，運行穩(wěn)定，達到設(shè)計效果，并有效防止薄板打滑現(xiàn)象，基本能避免卷板時出現(xiàn)剩余直邊，設(shè)備實物圖如圖5所示。

圖5 四輥卷板機實物圖

[1]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]崔樹平.機械技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[3]趙仕元.機械設(shè)備調(diào)試與維護[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

[4]閆瑞濤.機械制造基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[5]段彩云.液壓與氣動技術(shù)[M].北京：北京出版社，2014.

[6]李永堂.鍛壓設(shè)備理論與控制[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.