北京化工大学毕业设计
因为最大位移为负值，即板材的厚度偏差值为正，表明板材加工后是>8mm，再
图4·8 凸形辊X方向最大位移图
图4·9 凸形辊拉伸应力图
25
北京化工大学毕业设计
经过直辊，是可以再次矫正的，通过对后续直辊的分析发现矫正后的板厚最大偏差可以控制在<5%以内，因此凹凸辊组位移偏差小于10%是合理的。
图4·10 直辊受力图
直辊受力分析：如图4·10。
20MPa×0.001m×1.35m=2F 计算后向上取整F=14KN
直辊直径200mm，假设壁厚为20mm，ANSYS建模分析得到结果：
见图4·11直辊X方向最大位移图X方向最大位移在压辊面的中心处，最大位移值为-0.181mm，
0.181：8=2.2%<5%， 厚度偏差值在可以接受的范围内。
在图4·12直辊拉伸应力图中可以看出最大拉伸应力出现在两端约束处，及辊子最外表面力的作用线上，最大值σ=7.0MPa，7.0MPa<<270MPa，应力较小。 直辊组综合分析：
直辊组的目的在于展平板材，因此使直辊组的偏差尽量小是保证板材加工成型后厚度复合要求的主要技术手段，加工成型后的板材厚度偏差小于5%是较合理的偏差范围，直辊的受力图可以看出直辊位移为负值，那么加工出的板材偏差为正值，上下两组直辊同时辊压板材，因此两辊的位移偏差相加对于板材厚度的分析更加可靠。
0.181+0.181=0.362 0.362:8=4.5%<5%
26
北京化工大学毕业设计
直辊组加工出的板材最大厚度偏差出现在板带的中间，厚度偏差为正，小于5%，
图4·11 直辊X方向位移图
因此板材从直辊出去后，厚度基本符合要求。
图4·12 直辊拉伸应力图
27
北京化工大学毕业设计
第4.3节 辊组分析结论
通过以上分析可以得到如下结论：
1.在展开后的辊压过程中，不论是凹凸辊组还是直辊组，板材的成型形状为两端低，中间高；
2.ANSYS分析发现影响辊子失效的形式是刚度失效而不是强度失效，并且拉伸应力很小，因此可以通过对辊筒的热处理如调质，镀铬，保温处理等提高刚度。也可以通过改变材料来提高刚度，即选用弹性模量较高的材料；
3.凹凸辊组加工出的板材偏差高于直辊组，因此在结构设计方面，凹凸辊组后接直辊组，可以保证厚度偏差更小；
4.辊子端部力在不考虑重力的情况下都是15KN左右，而不同形状的辊筒重力差别不大因此可以使用统一规格的油缸进行调节。
28
北京化工大学毕业设计
结 论
本设计通过对直缝焊管工艺和管材直剖生产带材的方法的类比，进一步结合超高分子量聚乙烯受热变形性能，以及烧结压制、挤出等传统工艺，探索并设计了一种新的加工板材的方法。并进行了三维结构和二维图的设计。在本设计中辊组为异形辊，辊面程复杂的曲面，难以进行传统的计算，因此用ANSYS建模并进行了简单的静力分析，对辊的X方向（即径向）位移和拉伸应力进行了模拟分析。
本设计的主要创新点包括：
（1）设计了一种以管材为原料加工板材的工艺路线，路线如下，双螺杆挤出机挤出管材，管材进入热风箱底部剖开，通过支撑架撑开，进过4组不同的辊组逐渐去应力展平，出热风箱，裁边，剪板，堆料。
（2）设计了4组异形辊组对板材进行去应力压平，第1组辊组向上翘曲，目的为进一步展平，第2组辊组为直辊，目的展平矫正，第3组辊组向下翘曲，目的消除回弹应力，第4组辊组为直辊，目的再次展平。 得到的主要结论包括：
（1）在展开后的辊压过程中，不论是凹凸辊组还是直辊组，板材的成型形状为两端低，中间高；
（2）ANSYS分析发现影响辊子失效的形式是刚度失效而不是强度失效，并且拉伸应力很小。辊子刚度直接影响板材厚度的均匀性。因此可以通过对辊筒的热处理如调质，镀铬，保温处理等提高刚度。也可以通过改变材料来提高刚度，即选用弹性模量较高的材料；
（3）凹凸辊组加工出的板材偏差高于直辊组，因此在结构设计方面，直辊设置在凹凸辊组后，可以保证厚度偏差更小，结构上更加合理。 在今后的研究中仍需解决的问题：
（1）结构的合理性优化，本设计给出了总体的布局及主要部件的结构，其他结构存在改进的空间，如对管材底部剖开的锯片处缺乏一个除屑机构，如辊组工作状态下施加的压力测量系统等。
（2）在凸形辊制造工艺中，为达到离心铸造的壁厚相对均匀，就必须分两半各自浇注，若仿照凹形辊的工艺加装芯筒浇注后将不能取出芯筒，分瓣浇注后需要焊接，而焊接会影响工作面的力学性能。
29