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1. 研究目的与意义

随着科学技术的发展和工业生产的发展，特别是国民经济的增长，广泛应用于化工，石油，冶金，国防的诸多领域的压力容器，在其数量不断增加的过程中，在其数量，厚壁，高压设备也越来越多。

众所周知，筒体为压力容器的主要部件，在我国少部分压力容器可以直接采用管子，对于多数压力容器筒体主要采用两种方法成型，即锻造成型和卷制焊接成型。卷制的卷板机有三辊，四辊以及立式的。其中四辊卷板机最大的优点是一次安装卷完一个圆筒，而不留下直边，加工性能优越，所以应用较为广泛。

卷板机的设计主要采用经验和类比设计，而在实际的工程应用中，曾发生过卷板机机架的强度和刚度不够的现象。所以要对数控四辊卷板机的进行受力分析和机架优化。通过模拟真实环境为模型施加约束及载荷，测算模型的应力，应变，位移等参数，实现静态，模态，翘曲，疲劳，动态响应，振动等分析；通过机架的计参数，在给定范围内进行敏感度分析，并借助优化分析为模型找到最佳参数。实现在设计阶段就对设计模型进行优化，及时发现错误，提高产品设计质量，降低设计成本。

2. 国内外研究现状分析

目前，国外卷板机制造水平较高的国家有瑞士，意大利，德国，英国，日本等。一般卷板厚度小于38mm的卷板机以机械传动非对称式产品为主，卷板大于40mm的则采用全液压式传动的三辊或四辊产品为主。

早在上世纪50年代前苏联就建立了数控卷板机的模型，苏联专家还致力于数控加热卷板机的研究，前民主德国于1969年在波罗的海博览会上展出一台多柱塞数控弯板机的样机。日本在70年代也研制过数控弯板机，据报道其在省力和提高精度方面取得了显著的效果。上述的数控弯板机设备由于对回弹的处理主要是依据理论计算，因而与实际加工时的情况有较大出入，所以没有得到推广。工程界公认的有西德推荐的弯板力矩公式，苏联推荐的莫施宁公式及达维道夫公式和美国推荐的弯板力矩公式。

在1999年上海举行的国际海事技术学术会议和展览会上，荷兰的一家公司展出了龙门式万能数控弯板机的图片。据介绍钢制部件经切割完成后，再用独一无二的数控冷弯和冷变形技术，将薄板从单曲面成型为双曲面。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1)参考国内外文献，全面了解四辊卷板机的结构特点，卷制工艺和受力特点。

(2)据现有设计参数进行强度和刚度分析及基于pro/e的机架优化设计。

4. 研究创新点

板材的滚弯过程较为复杂，运用既有公式进行受力分析，利用有限元法对板材卷弯过程进行数值计算与动态模拟，使机架设计更合理。