CN106311821B - 一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，该方法基于对板料成型过程的力学分析，提出了一种新的侧辊位移计算的几何模型，从而得到了侧辊位移的一般公式，优化了工艺参数，进而提高板料在弯曲回弹后精度，通过设计合理的工艺流程，利用上下辊和侧辊的相对位置的变化和旋转来使板料发生持续的弹塑性变形，得到质量和精度都达到要求的成型零件，实现了筒件弯卷的一次成型。本发明优化工艺参数，简化工艺流程，提高生产效率和精度。
Description
技术领域
本发明属于卷板机弯卷成型的技术领域，尤其涉及一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法。
背景技术
四辊卷板机是筒件成型加工的一种重要的设备。它的成型工艺简洁高效，对于精度要求较低的筒件可以实现一次卷圆成型，是一种无模成型技术，生产效率高，可以获得较大的曲率半径，弯曲成型效果好。其很好的利用了局部成型的原理，在较小的压力条件下，板材局部发生变形。由于其具备这些特点，所以，适合成型难变形材料。它主要根据的原理就是三点成圆，板料在上下辊之间被加紧，利用上下辊之间的摩擦力来带动板料的运动。通过侧辊的进给运动，给板料施加变形所需要的弯矩,这样就可以通过上下辊和侧辊的相对位置的变化和旋转来使板料发生持续的弹塑性变形，得到质量和精度都达到要求的成型零件。当然根据此原理，也还可以生产一些复杂形状的筒件，具体主要有椭圆形、方圆形和还有锥形以及一些变曲率的的弧形等。
对于筒形零件的卷制，侧辊的进给，提供板料弯曲变形所需要的弯矩，其位移的计算直接决定着筒形件的最后的成型精度。按照传统的工艺计算方法，建立有限元分析的模型，计算所得到的侧辊位移进行数值模拟，对板材进行弯曲成型，结果出现了很多问题。第一、板料卷圆成型后所得到的弯曲半径值偏小，也就是说，板料的弯曲程度偏大，误差较大。第二、左右辊在卷制时，传统的侧辊位移计算方法认为，板料在变形区内弯曲时，曲率均匀，而未考虑板料受力的实际情况。左辊和右辊在卷制的板料在回弹后半径相差较大。这其中的主要原因是由于板料所处的应力状态不同，使得变形区内的板料是一个变曲率的圆弧，所以在分析板料的左右辊进给位移时，需要建立在受力分析的基础之上。这就需要对四辊卷板机其侧辊位移进行合理的几何建模，得到侧辊位移的一般公式。另外，要完成方形筒件的卷制，需要设计合理的卷制工艺流程，设计四辊的配合方法，从而卷制得到方形筒件。因此，建立合理的侧辊位移几何模型和设计合理的工艺流程是方形筒件成形的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，提出新的侧辊位移计算的几何模型，从而优化工艺参数，通过设计合理的工艺流程，达到简化工艺，提高生产效率的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)建立侧辊位移的几何模型，板料的送进方向为从右向左，当进料侧辊即右辊是工作辊时，板料在变形区C11C21内断面为变曲率曲面，设回弹前筒件圆角内径为Rs，回弹后的筒件圆角内径为Rf，C11为自由端，该处的曲率为0，C21处的曲率为1/Rs，板料在该处的弯曲变形程度最大，则内层板料在变形区C11C21内的曲率范围为(0，1/Rs)，是一条变曲率的曲线，在建模时，采用等效圆弧来拟合，取曲率为1/nRs(n＝2-4.5)的圆弧来代替板料的变曲率进行建模，该圆弧的半径值为nRs(n＝2-4.5)，圆形在O1点，C31处板料完全卸载，该处板料的曲率为1/Rf，由于C21C31距离很短，Rs，Rf大小相近，为了简化计算，该处用半径为Rs的圆弧来拟合建模，圆心在O点，建立右辊位移几何模型；
工作辊在板料的出料端，板料在较短的距离内从弹性变形阶段，直接进入弹塑性变形阶段，在D21处变形程度达到最大，其曲率半径最小，为回弹前半径Rs，圆弧D21D31用半径为Rs的等效圆弧来拟合建模，圆心在O点，在D11处，板料完全卸载，这时板料的曲率为1/Rf，则板料在变形区D11D21内的曲率范围为(1/Rf，1/Rs)，建模时，圆弧D11D21用曲率为1/2(1Rs+1Rf)的等效圆弧来拟合，其圆心在O1点，从而建立左辊位移几何模型；
S2)参数计算：
1)确定卷板机参数：上辊直径Da，下辊直径Db，两侧辊直径Dc，侧辊倾斜角α，卷板速度V0，侧辊进给速度V1，两侧辊在初始位置时中心距L1，上下辊中心距L2，初始时上侧辊中心距L3，F为两侧侧辊倾斜角相交位置点，计算出点F到上辊中心的距离A和点F到侧辊中心的距离H，式中：Oa为上辊圆心
2)确定板料的材料参数：弹性模量E，屈服应力σs，泊松比ν，切线模量El，板厚为δ，材料的相对强化系数K0，形状系数K1，矩形截面的形状系数为1.5；
3)确定筒件的尺寸参数：R为筒件圆角内径的设计尺寸，Rs为回弹前筒件圆角的内径，Rf为回弹后筒件圆角的内径，δ为板厚，L为板料的长度，a、b分别为方形筒件的两个直边的长度，c筒件的宽度，则有:
Rf＝R,L＝π(2Rf+δ)+2(a+b)
式中：M为板料变形区弯曲时所受到的弯矩，IZ为惯性矩；
4)右辊卷圆时，进给位移Y1的确定：
确定下辊中心到上辊受力作用线的距离B：由经验可知，B'＝(1-2)δ，式中B'为剩余直边长度，由几何关系可知：
确定最大弯曲程度点相对于竖直方向的偏移角
确定上辊受力作用线和右辊倾斜线的交点E到上辊圆心Oa的距离A1：
确定右辊倾斜线和侧辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)时，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)时，
确定上辊受力作用线和右辊受力作用线的夹角i：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)，
右辊进给位移Y1为：
为了减小成形的时间，可减小空程的位移量，辊子复位时，不必回到初始位置，而是下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
5)左辊卷圆时，位移Y2公式的确定：
设变形区等效圆弧的半径为Rx，则有：
确定左辊倾斜线和左辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rx＞A1+Da/2时，
⑵当Rx≤A1+Da/2时，
确定上辊受力作用线和左辊受力作用线的夹角i：
⑴Rx＞A1+Da/2，
⑵Rx≤A1+Da/2，
左辊进给位移Y2为：
为了减小成型的时间，减小空程的大小，辊子复位时，不必回到初始位置，而是:下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
6)侧辊卷制板料直边时，进给位移Y3的计算：
Re＝ρ-δ/2；式中：Re为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料的内径；ρ为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料中性层的半径；取B＝0，则取n＝2；
侧辊位移Y3为：
S3)下料铣边，根据需要卷制的板料长度L和宽度c先划线，然后在剪板机上切割下料，对板料进行校准铣边；
S4)卷制成形，将板料的始端送到指定位置，送料方向为从右向左，上辊为驱动辊，顺时针转动，下辊为从动辊，右侧辊进给位移为Y3，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，被啮入变形区，当卷制直边的长度为a/2时，上辊静止，右辊进给，进给位移为(Y1-Y3)，使板料发生弯曲，确定第一个圆角和直边的分界点P，保持右辊的位置不变，上辊顺时针转动，板料发生弯曲，弯曲长度为π/8(2Rf+δ)，当卷制第一个圆角长度达到π/8(2Rf+δ)后，上辊静止，右辊复位，位移大小为Y'1，然后左辊进给，进给位移大小为Y2，左辊到达指定的位置后，上辊再顺时针转动，板料在左辊提供的弯矩作用下发生弯曲，弯曲长度为：π/8(2Rf+δ)，这样就可以确定第一个圆角和直边的另一个分界点N，从而完成第一个圆角的卷制，当圆角卷制结束后，上下辊静止，左辊复位，位移大小为Y'2，右辊进给，位移大小为Y3，然后上辊转动，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，向左卷制直边的长度为b，然后按照上面的方法依次卷制第二个圆角，卷制完成后再卷制直边，其长度为a，卷制第三个圆角，卷制直边板，其长度为b，最后卷制第四个圆角，至此筒件弯卷成形结束；
S5)焊合成型，最后将成形后的方形筒件焊接成形。
按上述方案，所述步骤S4)中包括如下内容：将板料的始端送到指定位置时，将板料边缘与侧辊母线对正，这样可以使得成型筒件的母线和辊子平行，边缘对正完成后，侧辊复位。
本发明的有益效果是：1、一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，提出一种新的侧辊位移计算的几何模型，从而优化工艺参数，进而提高板料在弯曲回弹后精度；2、通过设计合理的工艺流程，利用上下辊和侧辊的相对位置的变化和旋转来使板料发生持续的弹塑性变形，得到质量和精度都达到要求的成型零件，达到简化工艺，提高生产效率的目的。
附图说明
图1为本发明一个实施例的四辊卷板机右辊卷圆板料应力的分布图；
图2为本发明一个实施例的四辊卷板机右辊卷圆板料受力分析示意图；
图3为本发明一个实施例的四辊卷板机左辊卷圆板料应力的分布图；
图4为本发明一个实施例的四辊卷板机左辊卷圆板料受力分析示意图
图5为本发明一个实施例的右辊位移几何模型示意图；
图6为本发明一个实施例的左辊位移几何模型示意图；
图7为本发明一个实施例的板料滚弯过程边缘对正示意图；
图8为本发明一个实施例的卷制第一个圆角预弯示意图；
图9为本发明一个实施例的卷制第一个圆角左端示意图；
图10为本发明一个实施例的卷制第一个圆角右端示意图；
图11为本发明一个实施例的卷制直边b示意图；
图12为本发明一个实施例的卷制第二个圆角预弯示意图；
图13为本发明一个实施例的卷制第二个圆角左端示意图；
图14为本发明一个实施例的卷制第二个圆角右端示意图；
图15为本发明一个实施例的卷制直边a示意图；
图16为本发明一个实施例的卷制第三个圆角预弯示意图；
图17为本发明一个实施例的卷制第三个圆角左端示意图；
图18为本发明一个实施例的卷制第三个圆角右端示意图；
图19为本发明一个实施例的卷制直边b示意图；
图20为本发明一个实施例的卷制第四个圆角预弯示意图；
图21为本发明一个实施例的卷制第四个圆角左端示意图；
图22为本发明一个实施例的卷制第四个圆角右端示意图。
其中：1.上辊，2.下辊，3.右辊，4.左辊，5.板料，6.方形筒件。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，该方法通过提供一种新的侧辊位移计算的几何模型，从而优化工艺参数，进而提高板料在弯曲回弹后精度。另外，通过设计合理的工艺流程，利用上下辊和侧辊的相对位置的变化和旋转来使板料发生持续的弹塑性变形，得到质量和精度都达到要求的成型零件，达到简化工艺，提高生产效率的目的，其具体步骤如下：
(1)建立侧辊位移的几何模型
建立侧辊位移计算的几何模型，其根本是建立在板料受力分析的基础之上，其原因是提供弯矩的工作辊在进料端和在出料端弯曲板料时，板料的应力状态不同。
如图1和图2所示，当板料的送进方向为从右向左时，右辊是工作辊，在板料的进料端，板料在变形区内的应力状态经历了弹性变形阶段，弹塑性变形阶段，再到最后的卸载阶段。由受力分析可知板料在变形区C11C21内断面为变曲率曲面。假定板料的受力均匀，设回弹前筒件圆角内径为Rs，回弹后的筒件圆角内径为Rf。如图2受力分析图可知，C11为自由端，该处的曲率为0，C21处的曲率为1/Rs，板料在该处的弯曲变形程度最大，则内层板料在变形区C11C21内的曲率范围为(0，1/Rs)，是一条变曲率的曲线。在建模时，由于变形区C11C21内，板料存在弹性变形区和塑性变形区，曲率变化非常不均匀。采用等效圆弧来拟合时，取曲率为1/nRs(n＝2-4.5)的圆弧来代替板料的变曲率曲进行建模，该圆弧的半径值为nRs(n＝2-4.5)，圆形在O1点。C31处板料完全卸载，该处板料的曲率为1/Rf，由于C21C31距离很短，Rs，Rf大小相近，为了简化计算，该处用半径为Rs的圆弧来拟合建模，圆心在O点。在以上分析的基础之上，建立右辊位移几何模型(见图5)。
如图3和图4所示，工作辊在板料的出料端，板料在较短的距离内从弹性变形阶段，直接进入弹塑性变形阶段，在D21处变形程度达到最大，其曲率半径最小，为回弹前半径Rs。圆弧D21D31用半径为Rs的等效圆弧来拟合建模，圆心在O点。在D11处，板料完全卸载，这时板料的曲率为1/Rf，则板料在变形区D11D21内的曲率范围为(1/Rf，1/Rs)。建模时，圆弧D11D21用曲率为1/2(1/Rs+1/Rf)的等效圆弧来拟合，其圆心在O1点，从而建立左辊位移几何模型(见图6)。
(2)参数计算
1)卷板机参数：上辊直径Da；下辊直径Db；侧辊直径Dc；侧辊倾斜角α；卷板速度V0；侧辊进给速度V1；两侧辊在初始位置时中心距L1；上下辊中心距L2；初始时上侧辊中心距L3；F为两侧侧辊倾斜角相交位置点。
式中：A为点F到上辊中心的距离；H为点F到侧辊中心的距离；Oa为上辊圆心；
2)板料的材料参数：弹性模量E；屈服应力σs；泊松比ν；切线模量El；板厚为δ；材料的相对强化系数K0；形状系数K1，矩形截面的形状系数为1.5。
3)确定筒件的尺寸参数：R为筒件圆角内径的设计尺寸，Rs为回弹前筒件圆角的内径，Rf为回弹后筒件圆角的内径，δ为板厚，L为板料的长度，a、b分别为方形筒件的两个直边的长度，c筒件的宽度，则有:
Rf＝R,L＝π(2Rf+δ)+2(a+b)
式中：M为板料变形区弯曲时所受到的弯矩，IZ为惯性矩；
4)右辊卷圆时，进给位移Y1的确定：
确定下辊中心到上辊受力作用线的距离B：由经验可知，B'＝(1-2)δ，式中B'为剩余直边长度，由几何关系可知：
确定最大弯曲程度点相对于竖直方向的偏移角
确定上辊受力作用线和右辊倾斜线的交点E到上辊圆心Oa的距离A1：
确定右辊倾斜线和侧辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)时，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)时，
确定上辊受力作用线和右辊受力作用线的夹角i：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)，
右辊进给位移Y1为：
为了减小成形的时间，可减小空程的位移量，辊子复位时，不必回到初始位置，而是下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
5)左辊卷圆时，位移Y2公式的确定：
设变形区等效圆弧的半径为Rx，则有：
确定左辊倾斜线和左辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rx＞A1+Da/2时，
⑵当Rx≤A1+Da/2时，
确定上辊受力作用线和左辊受力作用线的夹角i：
⑴Rx＞A1+Da/2，
⑵Rx≤A1+Da/2，
左辊进给位移Y2为：
为了减小成型的时间，减小空程的大小，辊子复位时，不必回到初始位置，而是:下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
6)侧辊卷直线时，进给位移Y3的计算：
式中：Re为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料的内径；ρ为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料中性层的半径；取B＝0，则取n＝2；
侧辊位移Y3为：
S3)下料铣边，根据需要卷制的板料长度L和宽度c先划线，然后在剪板机上切割下料，对板料进行校准铣边；
S4)卷制成形，如图8-图22所示，将板料的始端送到指定位置，送料方向为从右向左，上辊为驱动辊，顺时针转动，下辊为从动辊，右侧辊进给位移为Y3，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，被啮入变形区，当卷制直边的长度为a/2时，上辊静止，右辊进给，进给位移为(Y1-Y3)，使板料发生弯曲，确定第一个圆角和直边的分界点P，保持右辊的位置不变，上辊顺时针转动，板料发生弯曲，弯曲长度为π/8(2Rf+δ)，当卷制第一个圆角长度达到π/8(2Rf+δ)后，上辊静止，右辊复位，位移大小为Y'1，然后左辊进给，进给位移大小为Y2，左辊到达指定的位置后，上辊再顺时针转动，板料在左辊提供的弯矩作用下发生弯曲，弯曲长度为：π/8(2Rf+δ)，这样就可以确定第一个圆角和直边的另一个分界点N，从而完成第一个圆角的卷制，当圆角卷制结束后，上下辊静止，左辊复位，位移大小为Y'2，右辊进给，位移大小为Y3，然后上辊转动，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，向左卷制直边的长度为b，然后按照上面的方法依次卷制第二个圆角，卷制完成后再卷制直边，其长度为a，卷制第三个圆角，卷制直边板，其长度为b，最后卷制第四个圆角，至此筒件弯卷成形结束
S5)焊合成型，最后将成形后的方形筒件焊接成形。
步骤S4)中包括如下内容：将板料的始端送到指定位置时，将板料边缘与侧辊母线对正，这样可以使得成型筒件的母线和辊子平行，边缘对正完成后，侧辊复位(见图7)。
实施例一：
(1)建立侧辊位移的几何模型
根据板料的应力状态不同，对左右辊位移分别建立几何模型。
(2)参数计算
1)卷板机参数：对于一台给定的某个型号的四辊卷板机，其技术参数主要有：上辊直径Da＝350mm；下辊直径Db＝320mm；侧辊直径Dc＝280mm；侧辊倾斜角α＝25°；卷板速度V0＝4m/s；侧辊进给速度V1＝80mm/s；两侧辊在初始位置时中心距L1＝784mm；上下辊中心距L2＝470mm；初始时上侧辊中心距L3＝540mm；F为两侧侧辊倾斜角相交位置点；
A＝469.249mm，H＝927.551mm
2)板料的材料参数
选择材料名称为Q235；弹性模量E＝210Gpa；屈服应力бs＝235Mpa；泊松比ν＝0.3；强化模量El＝200Mpa；板厚为δ＝20mm；材料的相对强化系数K0＝11.6；形状系数K1＝1.5；
3)筒件的尺寸参数
筒件的两个直边长度分别为：a＝600mm，b＝800mm，筒件长度c＝1000mm,板料的厚度δ＝20mm；圆角的内径R＝300mm；筒件的长度L＝4747.787mm；回弹后板料的内径Rf＝300mm。
4)输入预卷制筒件的半径：由于板料在变形过程中的回弹现象普遍存在，在卷制板料时，采用补偿法使得板料在变形区内弯曲，卸载后，板料回弹后的半径值为成型筒件的半径大小。
预卷制筒件的圆角内径为Rf＝300mm，板料的厚度为δ＝20mm，则有：
Rs＝285.345mm
5)右侧辊卷圆时，进给位移Y1的推导，取n＝2，然后建立右侧辊位移几何模型，B值的确定：B'＝δ。由几何关系可知：B＝30.835mm值的确定：A1的确定：A1＝517.968mm；γ值的确定：
由于Rs＝285.345mm≤1/2(A1+Da/2)＝346.484mm，γ＝4.934。
i值的确定：i＝24.955°
右侧辊进给位移Y1为：
Y1＝146.060mm；Y'1＝94.866mm
6)左侧辊卷圆时，位移Y2公式的推导
设变形区等效圆弧的半径为Rx，则有：Rx＝292.489mm
γ值的确定：侧辊倾斜线和侧辊受力作用线的夹角；
由于Rx＝292.489mm≤A1+Da/2＝692.968mm，则γ＝19.807。
左侧辊位移Y2
Y2＝185.085mm；Y'2＝144.925mm
7)侧辊卷直线时，进给位移Y3的计算
取B＝0，则取n＝2；
γ值的确定：γ＝1.186。
侧辊位移Y3：Y3≤4.262mm；令Y3＝4mm；
(3)下料铣边
根据需要卷制的板料长度L＝4747.787mm和宽度c＝1000mm先划线,然后在剪板机上切割下料,对板料进行校准铣边。
(4)卷制成形
将板料的始端送到指定位置，送料方向为从右向左。为了防止板料的两端发生扭斜，将板料边缘与侧辊母线对正，这样可以使得成型筒件的母线和辊子平行，便于后面的焊接操作，边缘对正完成后侧辊复位。
上辊为驱动辊，顺时针转动，下辊为从动辊。右侧辊进给位移为4mm，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，被啮入变形区，当卷制直边的长度为300mm时，上辊静止，右辊进给，进给位移为90.866mm，使板料发生弯曲，确定第一个圆角和直边的分界点P。保持右辊的位置不变，上辊顺时针转动，板料发生弯曲，弯曲长度为243.473mm。
当卷制第一个圆角长度达到243.473mm后，上辊静止，右辊复位，位移大小为94.866mm，然后左辊进给，进给位移大小为185.085mm，左辊到达指定的位置后，上辊再顺时针转动，板料在左辊提供的弯矩作用下发生弯曲，弯曲长度为：243.473mm，这样就可以确定第一个圆角和直边的另一个分界点N，从而完成第一个圆角的卷制。
当圆角卷制结束后，上下辊静止，左辊复位，位移大小为144.925mm，右辊进给，位移大小为4mm。然后上辊转动，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，向左卷制直边的长度为800mm。
然后按照上面的方法依次卷制第二个圆角，卷制完成后再卷制直边，其长度为600mm，卷制第三个圆角，卷制直边板，其长度为800mm，最后卷制第四个圆角，至此筒件弯卷成形结束。
(5)焊合成型
最后将成形后的筒件焊合成形，得到所需的圆管件方形筒件。
Claims (2)
1.一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)建立侧辊位移的几何模型，板料的送进方向为从右向左，当进料侧辊即右辊是工作辊时，板料在变形区C11C21内断面为变曲率曲面，设回弹前筒件圆角内径为Rs，回弹后的筒件圆角内径为Rf，C11为自由端，该处的曲率为0，C21处的曲率为1/Rs，板料在该处的弯曲变形程度最大，则内层板料在变形区C11C21内的曲率范围为(0，1/Rs)，是一条变曲率的曲线，在建模时，采用等效圆弧来拟合，取曲率为1/nRs的圆弧来代替板料的变曲率进行建模，该圆弧的半径值为nRs，n的取值范围为2～4.5，圆形在O1点，C31处板料完全卸载，该处板料的曲率为1/Rf，由于C21C31距离很短，Rs，Rf大小相近，为了简化计算，该处用半径为Rs的圆弧来拟合建模，圆心在O点，建立右辊位移几何模型；
工作辊在板料的出料端，板料在较短的距离内从弹性变形阶段，直接进入弹塑性变形阶段，在D21处变形程度达到最大，其曲率半径最小，为回弹前半径Rs，圆弧D21D31用半径为Rs的等效圆弧来拟合建模，圆心在O点，在D11处，板料完全卸载，这时板料的曲率为1/Rf，则板料在变形区D11D21内的曲率范围为(1/Rf，1/Rs)，建模时，圆弧D11D21用曲率为1/2(1/Rs+1/Rf)的等效圆弧来拟合，其圆心在O1点，从而建立左辊位移几何模型；
S2)参数计算：
1)确定卷板机参数：上辊直径Da，下辊直径Db，两侧辊直径Dc，侧辊倾斜角α，卷板速度V0，侧辊进给速度V1，两侧辊在初始位置时中心距L1，上下辊中心距L2，初始时上侧辊中心距L3，F为两侧侧辊倾斜角相交位置点，计算出点F到上辊中心的距离A和点F到侧辊中心的距离H，式中：Oa为上辊圆心
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2)确定板料的材料参数：弹性模量E，屈服应力σs，泊松比ν，切线模量El，板厚为δ，材料的相对强化系数K0，形状系数K1，矩形截面的形状系数为1.5；
3)确定筒件的尺寸参数：R为筒件圆角内径的设计尺寸，Rs为回弹前筒件圆角的内径，Rf为回弹后筒件圆角的内径，δ为板厚，L为板料的长度，a、b分别为方形筒件的两个直边的长度，c筒件的宽度，则有:
Rf＝R,L＝π(2Rf+δ)+2(a+b)
式中：M为板料变形区弯曲时所受到的弯矩，IZ为惯性矩；
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4)右辊卷圆时，进给位移Y1的确定：
确定下辊中心到上辊受力作用线的距离B：由经验可知，B'＝(1-2)δ，式中B'为剩余直边长度，由几何关系可知：
确定最大弯曲程度点相对于竖直方向的偏移角
确定上辊受力作用线和右辊倾斜线的交点E到上辊圆心Oa的距离A1：
确定右辊倾斜线和侧辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)时，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)时，
确定上辊受力作用线和右辊受力作用线的夹角i：
⑴当Rs≤1/n(A1+Da/2)，
⑵当Rs＞1/n(A1+Da/2)，
右辊进给位移Y1为：
为了减小成形的时间，可减小空程的位移量，辊子复位时，不必回到初始位置，而是下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
5)左辊卷圆时，位移Y2公式的确定：
设变形区等效圆弧的半径为Rx，则有：
确定左辊倾斜线和左辊受力作用线的夹角γ：
⑴当Rx＞A1+Da/2时，
⑵当Rx≤A1+Da/2时，
确定上辊受力作用线和左辊受力作用线的夹角i：
⑴Rx＞A1+Da/2，
⑵Rx≤A1+Da/2，
右辊进给位移Y2为：
为了减小成型的时间，减小空程的大小，辊子复位时，不必回到初始位置，而是:下降到板料下表面所在平面附近，这时辊子的复位和下一次的进给位移大小值为：
6)侧辊卷板料直边时，进给位移Y3的计算：
式中：Re为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料的内径；ρ为卷制直边时，变形区的板料在弹性极限时，板料中性层的半径；取B＝0，则取n＝2；
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S3)下料铣边，根据需要卷制的板料长度L和宽度c先划线，然后在剪板机上切割下料，对板料进行校准铣边；
S4)卷制成形，将板料的始端送到指定位置，送料方向为从右向左，上辊为驱动辊，顺时针转动，下辊为从动辊，右侧辊进给位移为Y3，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，被啮入变形区，当卷制直边的长度为a/2时，上辊静止，右辊进给，进给位移为(Y1-Y3)，使板料发生弯曲，确定第一个圆角和直边的分界点P，保持右辊的位置不变，上辊顺时针转动，板料发生弯曲，弯曲长度为π/8(2Rf+δ)，当卷制第一个圆角长度达到π/8(2Rf+δ)后，上辊静止，右辊复位，位移大小为Y1'，然后左辊进给，进给位移大小为Y2，左辊到达指定的位置后，上辊再顺时针转动，板料在左辊提供的弯矩作用下发生弯曲，弯曲长度为：π/8(2Rf+δ)，这样就可以确定第一个圆角和直边的另一个分界点N，从而完成第一个圆角的卷制，当圆角卷制结束后，上下辊静止，左辊复位，位移大小为Y2'，右辊进给，位移大小为Y3,然后上辊转动，板料在上下辊之间的摩擦力作用下，向左卷制直边的长度为b，然后按照上面的方法依次卷制第二个圆角，卷制完成后再卷制直边，其长度为a，卷制第三个圆角，卷制直边板，其长度为b，最后卷制第四个圆角，至此筒件弯卷成形结束；
S5)焊合成型，最后将成形后的方形筒件焊接成形。
2.根据权利要求1所述的一种利用四辊卷板机卷制方形筒件的方法，其特征在于，所述步骤S4)中包括如下内容：将板料的始端送到指定位置时，将板料边缘与侧辊母线对正，这样可以使得成型筒件的母线和辊子平行，边缘对正完成后，侧辊复位。
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