双轴柔性辊弯成型仿真的有限元建模

（５ １ ８１ ６ ． ６，０ ２６ ． ８）；（５ １ ８１ ６ ． ６。０）；（８ １ ８１ ０ ． ６，０）； （８ ． １ ０１ ８ ６， 一 ０． ６ ）； （ １ ３ ． ２， 一 ０． ６ ） ２８ ０ ３ ６３ ２８ ； （ ３３ ６ ２， ）； １ ２ ３ ３ ０）。 １ ０ ． ３ ０ （ ７ ．６ ２，
组 如 图 ２所 示 。
能 。本文 通过分 析五斜 率腿 高恒 定 的型材成 型常见 的
运 动轨迹 ， 建立 双轴柔 性辊 弯成型 仿真 的有 限元模 型 ，
对柔 性辊 弯成型 五斜率 型材 的过程 进行模 拟 。
１ 几何建模
本 文 中的几何 建模 过程 主要是 指轧辊 的生 成 以及 成型辊 成型 角度 的设 置 。 仿真 过程 中 ， 在 采用 在 Ｍａｃ ｒ 中建模 的方法 ， 避免 了用其 他软件 建模 后再 导人 Ｍａｃ ｒ 里面所 产生 的不必要麻 烦 。 由于 真实 的轧辊是 圆柱 体 ， 在 Ｍａｃ 用 圆柱 面来 代替 ，再 在 接触 里 面将 圆柱 面 ｒ采 定 义为 刚体 即可 。
成 型过 程 的 运 动轨 迹 模 拟 是 整 个 仿 真 过 程 的核 心 ， Ｍａｃ的 Ｃ ｎａｔ 在 ｒ ｏ ｔｃ 中定义整 个成 型过程 。 在成型 过程 中 ，为 了使 板材 有 向前 的恒定 速度 ，需要 利用夹 送辊组定 轴旋 转的摩 擦力来 驱使 ，板材运 动的 速度为 １ｍｍ／ 。４ 道次 成型 辊组 的运动轨迹 是一样 的 ，因 ｓ 个 此只研 究一组 成型辊 组 的运 动轨迹 即可 。
收稿 日期 ：２ ｌ－４ ｌ ；修 回 日期 ：２ ｌ一７２ Ｏ ｏ０一９ ｏｏ０ —４
２ 参 数 的设定
作 者 简 介 ： 丁新 桥 ０９ ２） 男 ， ８ 一 ． 湖北 云 梦 人 ， 读 硕 士研 究 生 。 在
・２ ・ ４
机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ ０年 第 ６期
１ １ 成 型 板 材 几 何 参 数 ．
图 ２ 夹 送 辊 组
图 １为成 型板材 的俯视 图 ， 了避免 计算量 过 大 ， 为
只 取 该 板 材 的 一 半 进 行 模 拟 仿 真 ， 板 材 厚 度 为 １ｍｌ ， Ｔ ｌ
成型辊组 的建模要 稍微复杂 ， 轧辊 的长度、半径和 道次距 等数 据采用 北方 工业 大学机 电工 程学 院辊弯 成 型实验室双轴柔性辊 弯成型机上 的实 际数据 。 次成型 本 分为 ４个道次 ，成 型角度分别 为 ２ 。 Ｏ、７。 ９ 。 ０、５。 ５ 和 Ｏ 。 先将 ３ 个轧辊如 图 ３所示 画好 ， 然后分别按 照成 型 角度不 同旋 转一下 即可 。 旋转 中心是 ３个轧辊所成辊缝 交点 的 中心 ，旋转后 ４个 道次 的成 型角度 分别 为 ２。 Ｏ、
在整 个成 型过程 中 ，成 型辊组 要在合适 的位 置绕合 适 的轴 旋转 ，这就 涉及 了 Ｍａｃ里刚 体 的旋转 轴 和平移 ｒ
的关 系问题 。下面 以第一 道次成 型辊组 为例 进行具体
的设 置 。
第 １道次 成型辊 组 ｘ 方 向速度 控制 ：在 ｔｂｅ的 ａｌ
ｔｐ ｙ ｅ中输入 ｔ ，然后 在 ｄ ｔ ｐ ｉｔ ｉ ｍｅ ａａ ｏｎ 中点 ａ ｄ点就 可 ｄ 以，这 些 点 为： （， ） （３， ） （３ ，．６ ） ０ ０ ； ３０ ０ ； ３０ ０ ２８ ；
关 键 词 ：柔 性 辊 弯 成 型 ； 有 限 元 仿 真 ；建 模
中 图分 类 号 ：Ｔ ８ ＴＰ ９ ． Ｇ３ ６： ３ １ ９ 文 献标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
１ ２ 轧 辊 的 建 模 ．
柔 性冷 弯成 型主要是 使用 六轴伺 服 电机控 制的 复 杂机器 ，通过 给定 断面几 何形状 变宽 度板 材的设计 和 轧辊形状 的设计 ， 板材 逐渐 弯 曲 ９ 。 并保 持腿 高不 使 Ｏ，
双 轴 柔 性辊 弯成 型仿真 的有 限元 建模
丁 新 桥 ，景 作 军
（ 方 工 业 大 学 机 电 Ｘ 程 学 院 ，北 京 １ ０４ ） 北 － ０ １ ４
摘 要 ： 要研 究 的是 五斜 率 腿 高 恒 定 的型 材 ， 用 Ｍａ ｃ对其 进 行 双 轴 柔 性 辊 弯 成 型 运 动 过 程模 拟 ， 括 利 用 主 利 ｒ 包 Ｍａ ｃ几何 建 模 、 旋 转 角 度 和 斜边 成 型 的 控 制 。 ｒ
变 ，同时还要建模包 括夹送 辊组 的建模 和成 型辊组 的建 模 。板材 是利 用夹送 辊组定 轴转 动时 轧辊 与板材 间的 摩 擦力来 驱使前 进 的 ，因此 夹送 辊组 只需上 、下两 个
平 辊 即可 。 两个辊 的间距 为０ ９ ． ８ｍｍ， 设计好 的夹送 辊
第 ６期 （ 第 １ ３ ） 总 ６ 期
２１ ０ ０年 １ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ＲＩ ０Ｎ
Ｎｏ．６ Ｄｅ ． ｃ
文章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — ０ ３ ０ １７ —４ ３ ２ １ ）６０ ２— ３
腿 高 为 １ ８ｍｍ，旋 转 角 度 为 １ 。 ５ ，最 大 尺 寸 为
１ ８３ ５ ｍ １ ． ９ ｍ
５。 ５ 和 ９。 Ｏ、７。 Ｏ 。最后用 Ｍａｃ中 的 Ｍｏ ｅ功能来移动 ， ｒ ｖ 使这些轧辊 到达合适 的位置 ，建模结果如 图 ４所示 。
图 １ 成 型 板 材 俯视 图
成 型辊组 在要旋 转 的时候暂 时停止平 动 ，因为控 制的
板 材速度 为１ｍｍ／ ， 么只要 在很短 时 间内保证成 型 ｓ那 辊组 绕正确 的方 向旋转 １。这 样就可 以近 似保证在 只 ５， 设 置 一 个旋 转 轴 中心 的前 提 下 既 满足 平 动 又 满 足 移 动 。关于成 型辊组 旋转轴 中心 的设置 尤其重 要 ，因为