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轧辊仿真技术在开发中的应用

文章来源:admin    时间:2018-05-10
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        轧辊仿真应用的目的在于改进工艺技术方法,提高产品质量,掌握冷弯成型的过程,减少轧辊修复和修改设计,节约生产调试成本。 冷弯成型工艺仿真离不开轧辊设计者的经验和成型设备的安装调试过程。脱离冷弯成型工艺的经验和工艺知识的仿真没有意义,还会在实际应用中产生严重的后果。设计人员必须经过培训才能成为有限元仿真技术的专家,仿真软件必须采用冷弯成型设计人员的专业术语。 轧辊开发的周期有时长达数月,但一般只有几周。因此一套轧辊设计最长只能用一到两周,其中还要留有轧辊加工(车,磨,淬火)时间。 即便利用先进的软件和高速的个人计算机,对冷弯成型过程进行有限元仿真也要花费几个小时甚至几天的时间。 仿真计算时间可以通过下列方法降到最低:用仿真分析模型预优化轧辊组;用有限元分析优化轧辊组。 最好的方法是在用冷弯成型工业的专业软件包进行分析。 

    轧辊优化的第一步是几何仿真。系统的几何特性必须考虑的因素包括:成型曲线,轧辊直径,板材厚度,截面形状,轧辊类型和一部分材料特性等。仿真的主要目标是根据用户产品的要求确定成形的最少道次,并在这些道次中平滑地分配成形功。 仿真只用几秒钟的时间就可以完成每个优化变量的计算,帮助轧辊设计人员从最初的设想到迅速确定优化的道次数和成形工艺顺序。仿真的主要思想是相邻道次间的变形区的曲面形状可以用一个特定的变形曲线来描述。变形曲线是一个成形截面边部在进入下一道次前的一段截型曲线。可以想象用直线描述变形曲线是过于简化了,也与实际情况不相符。过去有大量的研究用正弦曲线和多项式函数描述变形区形状,进行了大量的试验和有限元仿真,使这些研究成果与实际工程更加吻合。现在软件可以分析以变形长度为基础的发生在成形方向和横截面上应
    为了对已经优化过的轧辊设计验证,必须进行有限元仿真。作为质量管理重要组成部分的仿真目标是对轧辊设计进行验证和校核,寻求冷弯技术特定问题的解决方法。 有限元仿真在冷弯成型的下列方面得到了应用: 焊管行业:适用于多规格板厚的轧辊,侧立辊的成型,释放角度,开放孔型后的板带边波,焊接质量,轧辊的磨耗(局部接触压力过大引起的),自由变形,定径品质,焊接补偿,等等。 压型板截面:袋形波,弯曲域的减薄,直线构件的拱曲,板带边波,非理想的金属流动等等。 开口和闭口截面:包括了上面用于焊管成形和压型板截面的所有内容,另外还有一些特有的问题,如预冲孔变形,材料硬度,弯曲回弹,轮廓尺寸如高/宽/厚比的问题。
    有限元仿真的结果和信息可以用来检验轧辊设计和进一步的优化。多数情况下冷弯成型企业本身没有这种能进行专业检验的研究所。即使有研究所,由于有限元分析人员和冷弯成型的设计人员专业语言的差异,也很难有效配合研究。因此,使用经过改进适合于冷弯成型的有限元仿真软件设计是个很好的选择。这样的软件它可以自动建立有限元仿真的模型:生成足够单元,合理的边界条件,优化的仿真设置 
    另外,有限元仿真软件可以用冷弯成型的专业术语更清晰地表达结果。用户可以运用操作虚拟的冷弯成型机。过去常常需要在实际中进行的试验,现在可以用仿真软件来做,克服了必须在生产线和某些成型道次中实践的局限性。需要注意的是仿真软件可以在轧辊设计阶段进行。这样可以节约如下费用:无用轧辊的生产费用,有缺陷轧辊的返工费用,安装调试时间,停产修复的时间,为今后的项目开发增加技术诀窍和经验 
    工业应用已经证实了质量管理的必要性 :扫描生产使用过的和经一段生产周期后的轧辊几何轮廓。 用实际轧辊的几何数据进行有限元仿真可以给冷弯成型工程师提供冷弯生产线的实际信息。轧辊磨耗及临界状态通过检修可以发现。 轧辊的稳定使用不仅能减少生产成本,更重要的是可以全面提高产品质量。第一步的快速优化设计是基于几何仿真的软件进行的.轧辊设计后,进一步用一两轮有限元仿真分析检验校核设计结果。 工业应用价值的概念体现在降低设计成本、减少调试费用和提高企业冷弯技术水平方面。
 
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