坯料随机局部弯曲对滚弯成形结果影响的蒙特卡洛分析

郑子君，陶裕梅

(重庆理工大学机械工程学院，重庆400040)

滚弯是对型材、板材进行弯曲加工的一种常见工艺。以对称式三辊滚弯机为例，其工作方式为将坯料置于底辊和中辊之间，中辊以给定的下压量压紧坯料，通过辊轮或送料辊转动，带动坯料连续地通过滚弯机并发生塑性弯曲。当加工过程开始一段时间后，滚弯机两底辊之间的坯料将逐渐达到一个“定常”状态，此时辊轮上的反力与流出出口的产品曲率不再随着时间变化。

由于滚弯工艺属于无模成型，回弹量大，实践中要得到目标曲率往往需要对工艺参数进行大量的试错[1]。为减少工艺开发成本，已有大量文献对坯料参数、工艺参数和产品构型之间的关系进行了探索。在理论研究方面，Basset 等[2]、Fu 等[3]基于三点弯曲模型推导了辊轮位置；Kim 等[4]、黄世军等[1]提出采用圆弧来近似滚弯机内的坯料构型；王安恒等[5]提出在大曲率滚弯中应考虑中性层的偏移；刘志芳[6]、张子骞等[7]采用曲率积分的方式求解变形区内的坯料构型。在数值模拟方面，Fu 等[3]采用平面单元来模拟稳态滚弯，结果与三点弯模型得到的理论解吻合良好；Kim 等[4]采用板壳单元模拟薄板的滚弯，提出可按15%对输出曲率进行修正；Feng 等[8]模拟了非对称式三辊滚弯，并进行了实验验证；Ktari等[9]通过显式动力学分析得到设计形状和辊轮位置的关系图谱；Shin 等[10]比较了平面单元和梁单元的模拟结果；Kagzi 等[11]对圆锥滚弯过程中非定常阶段各辊轮受力的波动情况进行了仿真；……