小直径直缝焊管柔性辊弯成形机架架构的研究

为适应柔性辊弯成形小形化、智能化的发展趋势。本论文以小直径直缝焊管辊弯成形为基础，对其柔性成形机架结构进行了设计研究。整篇论文形成分析一设计一建模一分析一优化结构，最终设计出符合功能要求的柔性辊弯成形机架架构。做了以下几个方面的工作：

    (1)首先完成了柔性辊弯成形的整体设计初步方案，在设计方案的基础上初步设计辊弯成形的部分结构布局，结合带钢在辊弯成形中的变形原理与特点，根据结构布局主要针对柔性辊弯成形机组预成形道次、分组成形道次、排辊成形道次成形特点进行分析。

    (2)其次，针对小直径焊管柔性辊弯成形的辊花图进行了设计分析，为了合理的分配带钢在各个道次下弯曲变形量，提升焊管的成形质量，利用三半径成形法进行变形图设计，减少带钢的非充分变形，构建出辊花图设计数学模型，并用Matlab计算出辊花图设计的各个成形道次的弯曲变形量与成形角度，并绘制出焊管直径50mm、90mm的成形辊花图。

    (3)根据辊弯成形的特点与原理以及设计好的辊花图，设计出弯曲道次、分组成形道次、排辊成形道次的成形辊的形状，根据分组平辊与排辊变规格成形调整的需要，找出所需成形排辊成形道数，修正不同直径管由于成形辊位置调整辊的形状对变形图的影响，设计出成形辊的辊位参数。

    (4)通过设计好的柔性成形辊的参数，绘制实体模型并完成装配。运用有限元软件对板带的横向等效塑性应变、纵向应变、及横向相对曲率分布进行分析，得出弯曲道次成形段带钢有少许的边浪，其他成形道次带钢的边缘形状平滑，而且带钢成形后的形状与设计的辊花图相比，形状误差小，成形质量好，为柔性机组的结构设计提供依据。

    (5)在成形辊结构设计的基础上，设计出小直径直缝焊管的成形机组，主要设计出以下机架：钢带的校平装置，W平辊机架，分组平辊机架和排辊立辊机架，其中，分组平辊机架机构根据顶部的涡轮蜗杆结构完成两边的同步调整，两边的丝杠螺母结构控制成形的上下调整，而排辊立辊机架为了保证可以调节弯曲角度，可以通过设计的涡轮蜗杆结构来分配各个排辊成道次的角度与换规格生产时角度的调节。针对W平辊机架计进行模拟仿真，得出机架应力应变云图，以及变形图，并验证了设计的合理性。