四辊卷板机W12CNC-12×3000的设计与分析

2018-01-15韩兴言

装备制造技术 2017年11期

韩兴言

四辊卷板机使金属板料在常温下卷成圆形、圆锥形等形状，在冶金、金属制造行业应用广泛[1]。2017年为适应客户需要公司设计一台规格为w12cnc12×3000的卷板机。本文主要介绍此卷板机的性能，设计工艺参数及整机特点。

1 卷板机性能与工艺设计参数

1.1 卷板机性能

四辊卷板机主要是用于弯卷一定厚度的金属板成筒状、弧形零件。其工作原理是旋转式弯曲变形，与对称三辊卷板机相比，不需另加压力机等附加设备，直接预弯端部，而且剩余直边较少，与非对称三辊卷板机相比，可一次上料，不需调头就可完成板材两端部的预弯及成型弯曲功能，以及用于成型工件的校正。

1.2 工艺设计参数

卷板屈服极限:245 MPa，液压系统最大工作压力16 MPa；

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

最大预弯板厚:8 mm，整机重量，13 850 kg；

最大卷板宽度：3 000 mm，最大规格时最小卷筒直径 φ800.

2 基本结构

W12CNC-12x3000卷板机结构如图1所示，由机械部分、液压电气控制部分及集中润滑装置组成。

图1 W12CNC-12×3000卷板机平面图

2.1 机械传动部分

2.1.1 中上辊传动机构

中上辊如图2所示，中上辊为主动辊，主要由上辊、轴承套、联轴器、连接套、减速器、液压马达等组成，中上辊支撑在液压缸和轴承座上，上辊在轴承套内低速旋转。卷板机正常工作时，液压马达通过行星减速器带动连接套和刚性联轴器旋转，刚性联轴器通过平键连接中上辊，实现中上辊正反转，为板料卷制提供动力。把钢板卷成型后，倒头部分通过液压缸向外脱开。此时，中上辊通过连接套上的螺栓螺母保持平衡。

图2 中上辊示意图

2.1.2 前（后）侧辊机构

前（后）侧辊的高度的调整是通过液压缸来实现。液压缸上部通过销连接轴承座。侧辊每只油缸均由一只位移传感器监测。侧辊升降位移量均由NC控制采用数字屏幕显示，同步精度达到±0.2 mm.当钢板需要卷成圆柱形时，有两边的液压缸同时升起使轴承座在同一高度，侧辊中心线与中上辊平行。当前（后）侧辊有一定的高度差，倾斜一定角度，则可把钢板卷成圆锥形[2]。

2.1.3 减速器

中上辊采用的是型号为TP2NBS-9-40-B500-9行星减速器，减速器齿轮经过渗碳淬火处理，这样使齿轮表面高硬耐磨，齿轮经过热处理后采用全部磨齿，工作时噪音降低，具有重量轻、体积小、传动范围大、运行平稳等特点，适合此型号的卷板机。

2.2 润滑部分

此卷板机采用的集中润滑装置，由一个手动加油枪、一个电动油脂润滑泵、滤油器、分油器及铜管组成。采用介质为000#-1#锂基脂，定期为卷板机左右两个共12个润滑点提供润滑脂。

2.3 电气和液压部分

电气部分组要由组合控制柜、操作控制台、西门子S7-200系列PLC等，控制电器（包括PLC）均安装在配电柜内，操纵台可根据需要进行移动。采用触摸幕显示操作，操作方便，控制逻辑简图如图3所示。主电路采用三相380 V/50 Hz交流电，NC控制输入电路采用24 V直流电，控制输出回路采用220 V/50 Hz交流电。一台电机驱动一套液压泵站[3]。

图3 电气控制逻辑简图

在工作现场，下辊升降、侧辊升降同步系统由PLC控制，通过液压阀（电磁换向阀、节流阀、液控单向阀）及位移传感器检测反馈，自动调整，具有绝对位移同步、相对位移同步转换且同步精度达到±0.20 mm，保证辊的位置精度和实现对工作位置的监控[4]。

由于本机采用液压驱动，如图4所示，采用独立的液压泵站。液压油缸驱动液压马达，液压马达通过行星减速器带动连接套和刚性联轴器旋转，最终驱动卷板机中上辊旋转。本系统最大工作压力为25 MPa，由油泵电机、液压阀组、管路辅助件等组成。由一台油泵电机通过内齿形弹性联轴器带动液压轮泵输出压力油，为保证油液清洁，在油泵油口处设有滤油器，从油泵出来的压力油首先进入调压系统，调定压力，然后通过通道块，经三位四通换向阀通向油缸。

图4 四辊卷板机液压工作原理图

3 结束语

本四辊卷板机（W12CNC-12×3000）通过上辊倒头的翻转、油缸复位均、上辊平衡装置完成平衡使得卸料更为方便，工艺简单，操作方便，减轻工人的劳动强度。设备全部操纵采用NC电气集中控制，全液压驱动，采用触摸屏数字显示和操作，具有辊位控制、并达到较高的精度，自动化程度较高，综合技术性能好。此设备现在已经制造完成，并通过客户技术人员验收，运行稳定，达到设计效果，并有效防止薄板打滑现象，基本能避免卷板时出现剩余直边，设备实物图如图5所示。