本文主要分析了钢桶卷圆工序的特点，包括卷圆过程变形分析、应力中性层计算以及卷圆机的工作原理。
一、卷圆过程变形分析
根据卷圆变形的特点，卷圆过程可分为弹性变形、弹-塑性变形、纯塑性变形阶段。在毛坯弯曲的初始阶段，外弯曲力矩不大。内应力的数值小于材料的屈服极限σs,仅在毛坯内部引起弹性变形，称为弹性变形阶段。当外弯曲力矩数值继续增大时，内应力超过了屈服极限，毛坯变形区的变形由弹性变形过渡到弹-塑性变形和纯塑性变形。图1展示了卷圆毛坯变形区内切向应力分布。
从图1可以看出，毛坯断面上的应力由外层拉应力过渡到内层压应力、中间必然有一层金属，其切向应力为零，称为应力中性层，其曲率半径用ρσ表示。同样，应变的分布由外层的拉应变过渡到内层的压应变，其间必然有一层金属的应变为零，即卷圆变形时，其厚度不变，称为应变中性层，其曲率半径用ρε表示。这是准确计算卷圆毛坯展开尺寸的依据。变形较小时，ρσ=ρε=r+t/2,即应力中性层与应变中性层重合，并在毛坯厚度中间。当变形较大时，应力中性层和应变中性层却向内移，而且应力中性层的位移大于应变中性层的位移，即ρε>ρσ。在制桶生产中，可采用下面经验公式确定应变中性层的位置：
ρσ=r+xt
式中：ρσ——应变中性层曲率半径，毫米；r——内卷圆半径，毫米；x——与变形程序有关的系数，取x=0.33;t——材料厚度，毫米。
二、卷圆机的工作原理
卷圆机可分为三辊卷圆机和四辊卷圆机两类。三辊卷圆机又可分为对称式与不对移式两种。卷圆机的工作原理如图2所示。图2a为对称式三辊卷圆机的辊筒断面图。辊筒沿轴向具有一定的长度，以使板料的整个宽度受到弯曲。
在两个下辊筒的中间对称位置上有上辊筒1,上辊筒能在垂直方向调节，使置于上下辊筒间的板料4得到不同的弯曲半径。下辊筒2是主动的，安装在固定的轴承内，由电动机通过齿轮减速器使其同方向、同转速转动。上辊是被动的，安装在可作上下移动的轴承内。常为手动调节。工作时板料置于上下辊间，压下上辊，使板料在支承点间发生弯曲。当两下辊转动时，由于摩擦力作用使板料移动，从而使整个板料发生均匀的弯曲。
根据上述弯曲原理可知，只有当板料与上辊筒接触到的部分，才会达到所需要的弯曲半径，因此板料的两端边缘各有一段长度没有接触上辊，不发生弯曲，称为剩余直边。剩余直边长度约为两下辊距离的一半。
您好，以下是对卷圆机工作原理的重新组织和重构：
- 图2b是不对移三辊卷圆机的工作原理图，上辊筒1位于下辊筒2的上面，另一辊筒3在侧面，称为侧辊筒。上下两辊筒是由同一电机带动旋转的。下辊能上、下调节，调节的最大距离约等于能卷圆钢板的最大厚度。侧辊筒3是被动的，能沿倾斜方向调节。
- 卷圆时将板料4送入上下辊筒间，然后调节下辊将板料压紧，产生一定的摩擦力，再调节侧辊的位置，当上下辊由电动机驱动，旋转时，使板料发生弯曲。
- 这种不对称三辊卷圆机的优点是板的两端边缘也能得到弯曲，剩余直边的长度比对移式三辊卷圆机缩小很多，其值不到板厚的2倍。虽然侧辊与下辊之间板料得不到弯曲，但只要将板料从卷圆机上取出后调头卷圆，就能完成速个过程。
- 图3所示为四辊卷圆机。它与不对称三辊卷圆机基本相似，只是增加了了只侧辊筒3.板料边缘的弯曲由两个侧辊筒分别担任。
- 三、卷圆形式分类：卷圆的板料在卷圆机上送进的同时作连续弯曲加工。与压弯和折弯相比，一般说来卷圆的半径是相当大的。总的来看制件(某一截面上)的曲率相等。因此说，卷圆工艺被广泛地用在圆筒形、局部圆筒形、圆锥形、部分圆锥形等钢桶零件的加工制造之中。此外，由于可相对于板料的送进量将辊轮的位置作适当的变化，所以也可以制造四边形、椭圆形以及其它非圆断面钢桶零件。
二辊卷圆机是一种常用的卷圆加工设备，它由一个刚性辊轮和一个弹性辊轮组成。在二辊卷圆过程中，板坯通过弹性辊轮的压力作用连续地绕在刚性辊轮上，从而形成圆筒形。本加工方法适用于尿烷合成橡胶辊轮，其硬度范围为肖氏硬度A85°-95°。
为了改变制件的直径，可以在钢性辊轮上套以适当直径的导向轮来进行卷圆加工。与三辊、四辊卷圆相比，二辊卷圆具有以下优点：
1. 不产生端头弯曲，加工速度快；
2. 在一次行程中有作高精度成形的可能；
3. 板坯即使经过冲孔、切口、起伏成形等加工，也不致产生折裂及不规则翘曲等；
4. 不产生皱折，不在桶件表面造成划痕；
5. 如果把辊轮的压下量取大，即使两辊轮的间距有所变动而桶件的直径也不发生变化，因此设备精度不很高也行，使用的是简单的装置等等。
然而，二辊卷圆也存在一些缺点：
1. 由于相对于制件直径的每一个变化都需要制作导向辊轮，故不适于多品小批量生产；
2. 不能作厚板的加工(最大加工厚度为6-9毫米)。
五、卷圆机辊筒相对位置的计算方法如下：已知卷圆机的辊筒半径和相对位置，可以根据所要弯制板料的半径计算出辊筒应调节的位置。对于对称式三辊卷圆机，上辊的位置可以通过以下公式求得：$h=R+t\times r_1/L$,其中$h$表示上、侧辊筒的垂直距离，$R$表示板料的弯曲半径，$t$表示板料的厚度，$r_1$表示上辊筒半径，$r_2$表示侧辊筒半径，$L$表示侧辊筒中心距之半。对于四辊筒卷圆机，侧辊筒的位置可以通过以下公式求得：$h=R+t\times r_1/L$,其中$h$表示侧辊与下辊的垂直距离，$R$表示板料的弯曲半径，$r_1$表示上、下辊筒半径，$r_2$表示侧辊筒半径，$t$表示板料的厚度，$L$表示侧辊筒中心距之半。
由于钢板的回弹，所以上述算式中求得的h值，供初卷圆时参考。在卷圆机上所能卷圆的量小圆筒直径取决于上辊的直径，考虑到桶身卷圆后的回弹，能卷圆的最小圆筒直径约为上辊直径的1.1-1.2倍。
图7 卷圆机辊筒位置的计算
六、剩余直边及消除方法
板料在卷圆机上卷圆时，两端边缘总有剩余直边。理论的剩余直边数值与卷圆机的型式有关，如表2所示。
本表适用于所有弯曲变形加工。
表中L为侧辊中心距之半；t为板料厚度。实际上剩余直边值要比理论值大。一般对称弯曲时为6t-20t;不对称弯曲时为对称弯曲时的1/6-1/10。由于剩余直边在卷圆时难以消除，并造成较大的焊缝应力和设备负荷，使钢桶不够圆整。对于小直径钢桶成其重要。
一般对于较厚板材小批量生产时，要进行预弯。预弯的方法有多种：
(1)预作一弯模，将弯模放入辊筒中，板料置于弯模上，进行滚动卷圆；
(2)用模具预弯；
(3)在四辊卷边机上预弯。
对于钢桶行业来说，由于板料较薄，剩余直边也不长。如果能用四辊卷圆机进行桶身卷圆，剩余直边是可以消除的。
七、卷圆质量分析
常见卷圆的质量问题包括外形缺陷、表面压伤和卷裂等三个方面。
1、外形缺陷
卷弯圆柱桶身时，几种常见的外形缺陷有过弯、锥形、鼓形、束腰、边缘歪斜和棱角等缺陷，如图8所示。过弯(图8a)是由于上辊(三辊卷圆机)的调节距离过大，使两边缘重叠过多。用木锤打击桶身的边缘可使直径扩展，过弯就可以除去。为了防止桶身过弯，在每次调节辊筒后用样板检查其弯曲度。
由于上辊或侧辊两端的调节量不一致，使上下辊的中心线互不平行，便产生了锥形缺陷(图8b)。为了防止这种缺陷，应使用样板在整个桶身长度上检验其曲率半径是否相同。如有不同时应在曲率半径大的一端增加辊筒的进给量。
鼓形缺陷(图8c)是在卷板时，由于辊筒刚性不足发生弯曲所致。为了防止辊筒的弯曲，可在辊筒中间部分增加支承辊筒。
束腰(图8d)是由于上辊下压力或下辊的预压力太大，使辊筒发生反向弯曲而造成的。
歪斜(图8f)是由于坯料进料时，没有对中，或坯料不是矩形造成歪斜缺陷。
棱角(图8f)是由于预弯不准而造成的。
2、表面压伤
卷圆时，钢板或辊筒表面的氧化皮及粘附的杂质，会造成板料表面的压伤。为了减少氧化皮的危害可采取下列措施：
(1)卷圆前，应清除板料表面的氧化皮。
. 卷裂的防止
(1)卷圆机应保持干净，辊筒表面不得有锈皮、毛刺、棱角或其它硬性颗粒。
(2)卷圆时应注意及时吹扫内外侧的锈粉、污尘等物。
(3)板料在卷圆过程中，由于变形大、材料的冷作硬化以及应力集中等因素，都可能导致材料的塑性变坏并产生裂纹。为了预防卷裂现象的发生，可以采取以下措施：对易卷裂的材料限制变形量；对钢板进行正火处理；以及预热等方法。
