二、使用滚轮进行挤压卷边 使用滚轮进行卷边的基本工作原理实际上与钢桶桶底顶的卷封是一致的。它的基本原理与旋转弯曲成形是一样的。在卷边过程中,材料的变形已超出了弹性范围而出现塑性变形。材料的弯曲不是在某一个平面内,而是沿着卷边辊轮的曲线不断变化;材料除有弯曲变形外,并且还有挤压等变形。如图四所示。一般情况下,卷边力P可按空间直角坐标分解成三个分力:Px、Py、Pz。其中,切向分力Px是卷边辊轮绕桶身周边推进,为克服一定的变形摩擦阻抗所需的作用力;径向分力Py是卷边辊轮向桶身中心推进,使桶身的周边产生一定的径向变形所需的作用力;轴向分力Pz是卷边辊轮沿轴向紧压卷边所需的作用力,但其值较小(约为Px值的1/5),为简化分析计算可以忽略。这样,对卷边力来说就可近似地看作平面力系来讨论。 不过,采用滚轮挤压卷边,一般都是采用二个滚轮即头道滚轮和二道滚轮进行卷边。而在卷边过程中头道滚轮和二道滚轮的卷边情况是不完全相同的,前者主要使桶身翻边处受挤压而产生弯曲和压紧钩合,而后者主要使卷边进一步紧压而产生塑性变形。因此,可分两个过程进行讨论。 1、头道卷边力分析 如图五所示,设头道卷边滚轮中心由O1移至O2时,它和桶身互相接触的弧线ab。可将头道卷边力P’近似看作作用于该段圆弧的中点C。 根据上述分析,将P’分解成沿桶身切线方向的分力P’x和半径方向的分力P’y。由图可知: (公式略) 式中 (公式略)——卷边滚轮与桶身接触的中心角; (公式略)——向径OC与中心连线OO2间的夹角; (公式略)——桶身在接触弧的平均半径,即C点的向径; (公式略)——卷边加轮的作用半径。 将(公式略)值代入上式得: (公式略) 设头道卷边滚轮从位置O1移至O2时,其转角为(公式略),沿桶身的周向行程为L,向桶体中心O的向径行程为y,单位径向进给量为(公式略),则 (公式略) 故知这一过程卷边滚轮所作的功包括两个部分: (公式略) 实际上,卷边力所作的功应与桶身被卷封部分达到应有的变形所需的功相等。对头道滚轮而言,若令U1为周边弯曲变形所需的功,U2为周边钩合变形所需的功,则可取 (公式略) 进而由A1+A2=U1+U2,解出头道卷边力 (公式略) 式中 (公式略)——与材料弹性有关的系数,一般可取1.2~1.5。 2、二道卷边力分析 为了使桶边卷圆后得到一个比较满意的圆边,以致卷边结束后不再发生弹性变形。这样二道滚轮只起到一个整形的作用,所以它的槽形一般情况下是一个半圆弧。 它的受力状况如图六所示,若将头道卷圆形成的桶边看作是连续的环状金属带,其初始厚度为(公式略),经二道卷圆滚轮辗压后变为(公式略),其接触弧所对应的滚轮中心角为(公式略)。若在辗压区取一单位卷边宽与截面abdc所组成的微小示力体,设ac=hx,bd=hx+dhx,cd对应的滚轮中心角为d(公式略),cd中点分别至滚轮中心O1及桶体中心O的连线与中心线O1O的夹角为(公式略)和(公式略),滚轮的工作半径为(公式略),桶身在cd中点的向径为(公式略)。 |