卷边测量机结构设计文献综述

文献综述

1.课题研究的现状及发展趋势：

我国卷边机专业化生产始于上世纪 70 年代初期，最早为机械传动的对称式三辊卷边机，这种卷边机结构简单，但不能进行板材端部预弯。当卷制筒体工件时，需先进行板料两端预弯或焊接前切割剩余直边，既费工，又费料，生产效率低。20 世纪 70 年代末期，长治钢铁（集团）锻压机械制造公司（原长治锻 压机床厂，以下简称长锻）研制成功了机械传动四辊卷边机，这种卷边机可对板材两端进行预弯，与三辊卷边机相比，大大改善了性能。但该机结构庞大、材料消耗多、制造周期长。20世纪80年代中期，全液压四辊卷边机和液压水平下调式三辊卷边机由该厂推向市场。这两种机型既可对板材进行预弯，一次上料完成筒体成形，又可对筒体进行焊接后的校圆，工作效率是原机型的2～3倍。20世纪80年代末，由 PC、NC 控制的三、四辊卷边机进入国内市场。该机具有工作辊(上辊或下 辊)自动调平、工作辊倾斜状态可同步升降等功能，工作辊间同步精度控制在plusmn;0.2mm 范围内。90年代初，长锻在国内首先开发出的弧线下调式三辊卷边机和弧线四辊卷边机，一次装卸板料即可完成端部预弯和卷圆，转臂弧线摆动比线性导轨摩擦损失小，卷板受力合理，机器重量轻，整机结构紧凑合理。弧线四辊卷边机比其他卷边机更适合卷制小直径的筒体，最小筒径可达上辊直径的1.1～1.2倍。20世纪90年代中期，长锻采用四电机合流主驱动技术，首次将水平下调式结构应用于大型三辊卷边机，为三峡工程开发出了国内首台 CDW11XNC -140times;4000大型水平下调式三辊卷边机（图 1）， 2002年，该厂为南京化机厂生产了 CDW11XCNC- 160/250times;4000水平下调式三辊卷边机。目前，国内可生产的最大水平下调式三辊卷边机，其冷卷边厚可达250mm，热卷边厚达400mm，最大板宽为3000mm～4500mm，上辊下压力达40000kN ～60000kN。国内大型水平下调三辊卷边机的专业厂家主要有长锻、湖北鄂重、泰安华鲁等。 图2为CDW11XNC-40times;8000水平下调式三辊卷边机，该机可卷最大板厚40mm，最大板宽8000 mm，屈服极限240MPa，满载最小卷筒直径尴2500 mm，可卷最小筒径尴900mm。该机的上辊挠度用电机、减速机、丝杠带动的斜楔机构通过调整下辊挠度来补偿。其卷制次数、每次的上辊压下量、下辊水平移动行程、下辊的挠度补偿量等均由数控系统根据板厚、板宽、卷筒直径、屈服极限等参数自动计算生成程序并实现自动控制。为适应特长薄板（板厚与板宽的比值很小）多曲率筒形件的卷制，长锻研制出了上辊带支承辊和横梁的新型对称或水平下调式三辊卷板机（图 3)。该机三辊均为主驱动，有倾倒轴承体，可卷制封闭筒形件，同时采用计算机控制，特别适合多曲率薄壁长筒件的卷制。上辊十字移动式（上辊万能式）三辊卷板机最早在20世纪80年代初期由第一重型机器厂制造成功。80年代后期，由南通恒力重工等企业开始专业化生产。该机只需调节上辊即可实现卷边和预弯，下辊相对固定，方便对料和卷边，但对大机型结构不易处理，更适宜于卷制厚80mm～100mm以下板材。 船用卷板机最早由第一重型机器厂、长锻制造，早期为对称式结构，规格为W11TNC -20times;8000、W11TNC-25times;9000等。随着我国造船产量的快速增加和造船业由大到强的发展要求，我国的船用卷边机除对称式结构外，还开发出水平下调式。该类机器可卷制和预弯弧形和锥形工件，同时借助折弯模具还可进行钢板的折弯，既可用作卷边机，又可用作折弯机。机器的上下工作辊挠度补偿技术、工作辊双向独立驱动技术、卷板和折弯工艺参数的数控技术等已接近世界先进水平。目前，国内船用卷板机上辊最大下压力已达22000kN，卷制或折弯板材宽度可达21000mm以上，较好地满足了造船业的发展需求。图4为长锻CDW11TNC-32times;13500船用三辊卷边机。图 5 为 CDW11TXNC-22000kNtimes;16000mm 船用水平下调式三辊卷边机。国内大型船用卷边机的专业生产厂家主要有长锻、泰安华鲁、南通恒力等。

通常意义的立式卷边机为辊子轴线垂直于水平面的对称式三辊和普通型四辊卷边机，其中立式对称三辊卷边机最为常用，长治钢铁（集团）锻压机械制造有限公司曾为石油 、化工等行业生产的CDW11TNC-36times;1000、12times;2000等多种规格的该类设备。第一重型机器厂引进英国Hugh Smith公司的专有技术，设计制造了只有一根主辊的立式卷边机系列，已生产规格30000kNtimes;3600mm立式卷边机。它与卧式卷边机比具有设备重量轻，占地面积省，耗能低，并能减轻劳动强度，尤其在热卷情况下更优。两辊卷边机的上辊为钢制刚性辊，下辊为钢制辊芯裹有弹性包覆层的弹性辊，利用弹性介质对钣金件进行滚弯成形（RSEM，即为Rotary shaping with the Use Of Elastic Mediums），是一种先进的钣金制造工艺。目前，长锻等公司拥有该类产品的设计制造技术并已生产数台，南京航空航天大学机电学院也研制成功一台。两辊卷边机最早由美国 Kauffman 研制成功 ，英、日、法、意、俄等国 家掌握有该项技术，并且生产出自动化很高的数控机床，用于制造飞行器、化工以及民用产品上的各类薄壁零件。当前生产中，测量卷边的主要工具有：卷边投影仪或油桶工业专用的卷边卡尺和卷边测徽计。 检测的项目包括：（1）卷边的外部检测：分目检和计量检测卷边的外观要求：卷边上部平服，下缘光滑，卷边的整个轮廓曲线卷曲适度，卷边宽度一致，无卷边不完全（滑封）、假封（假卷）、大塌边、锐边、快口、牙齿、铁舌、卷边碎裂、双线、跳封等因压头或滚轮故障引起的其他缺陷。进行罐高、卷边厚度、卷边宽度、埋头度、垂唇度的测定。（2）卷边的内部检测：目检：在投影仪的显像屏上或借助于放大镜观察卷边内部空隙情况，包括顶部空隙、上部空隙和下部空隙，观察罐身钩、盖钩的咬合状况及盖钩的雏纹情况。计量检测：测定罐身钩、盖钩、叠接长度（LOL）及叠接率（LOL％）。（3）罐身的耐压试验：用空罐耐压试验器罐有无泄漏。卷边的耐压要求 ：一般中小型圆罐采用表压为98kPa的加压试验，要求2min不漏气，大圆罐采用表压为70kPa的加压试验，保持2min以上不漏气。

在以快速、精密和批量生产为基础的现代化工业化社会，发展研制高效能、高精度、高安全性、复合化、高环保性、高度自动化、高度柔性化、高度智能化的弯曲校正设备对提高我国装备制造业的水平，满足企业竞争的需要，提高经济效益是十分重要的。因此，在当前社会中卷边测量技术的发展愈来愈凸显出它的重要性。

2.本课题的意义和价值：

20世纪人类取得了非凡的成就。生产力高度发展，产品与服务质量不断提高。随着我国机械化、自动化水平提高的同时，机械加工自动化就是要大量采用新技术以减少人为因素等对加工过程带来的负面影响，取代以往由有经验的工作人员来评判加工过程质量的方法，使整个加工过程更趋于集成化、柔性化、智能化。

说到卷边机的测量就要涉及到何为卷边机这个问题上来？卷边机是什么？其实答案很简单，它是用于成批大量制造金属包装容器的机械。谈到我国卷边机的发展，经历了从机械到液压、再到数控的发展过程。目前，其液压和自动化控制技术已取得了长足的发展。20 世纪 90 年代国内陆续开发研制的数控卷边机，经过多年来的不断完善，正日趋成熟，已完成了从单机自动化到柔性制造单元的历程。

那么问题又来了，为什么要去测量卷边机加工所得到的金属包装容器的质量呢？原因也同样很简单，因为金属包装容器的气密性、耐压性能、化学稳定性、卫生性，当然还有最最重要且与今天我所要研究的这个课题密切相关的一点，那就是卷边质量，并不能在加工工艺过程中被很好地保证，而在以快速、精密和批量生产为基础的现代化工业化社会，发展研制高效能、高精度、高安全性、复合化、高环保性、高度自动化、高度柔性化、高度智能化的弯曲校正设备对提高我国装备制造业的水平，满足企业竞争的需要，提高经济效益是十分重要的。因此，在当前社会中卷边测量技术的发展就显得格外的关键。

3.参考文献：