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收藏词条   编辑词条 冷弯辊孔型设计

创建时间:2008-08-02

冷弯辊孔型设计(roll  forming  pass  design)

将板带材经连续辊式成形制成冷弯型材所进行的冷弯成形工艺及工具设计。冷弯辊设计的主要依据是产品标准、生产机组设备的配置及其主要参数。冷弯辊孔型设计的步骤包括:(1)确定坯料宽度;(2)确定冷弯型材相对于水平轧辊中心线的位置;(3)i盘择型材成形的基本中心线及基准线段;(4)确定型材过渡断面的数量和形状——辊花图;(5)画断面配辊图和辊片图;(6)导卫及辅助工具的设计和绘图;(7)校核。

坯料宽度的确定      冷弯产品品种很多,但一般可分为开式型材、闭式型材、波纹型材(波纹板、压型金属板)及特殊型材4类,其料宽计算方法大体相同。

(1)开式型材料宽计算。根据成品断面各部分的长度确定即:

                                     

式中B为料宽;bw为断面各圆弧段展开长度;ai为圆弧段对应中心角;ρ为计算圆角半径;R为内圆弧半径;So为板厚;K为系数,见表1;bx、bz分别表示斜线及直线段实际长度。                                 

                      

(2)闭式型材料宽计算。按成品断面的展开长度加上焊接余量、减径量、定径量进行计算。(见带材成形孔型设计)

(3)波纹型材料宽按下式计算:

                         

式中bw、bx、bz分别为成品断面弯曲段、斜线段、水平直线段的长度;ηw、ηx分别为弯弧处、斜直线区横向变形系数,ηw=0.9--0.95、ηx=0.98、K=0.5。

型材在辊中配置位置、基本中心线与基准线段的确定      型材断面的配置一般遵循以下原则:(1)保证能得到所要求的形状和重要尺寸;(2)将断面上较长的边与辊轴方向平行,使轧辊切槽浅、断面横向线速度差小和成品表面质量较好(无划痕、擦伤);(3)弯曲方向尽可能向上,以利成型过程的观察,便于调整;(4)轧件出入辊槽顺利、稳定;(5)有利于后步工序如运输、剪切、焊接等的进行。

配置方向示例见图l和图2。

                                                

 

                                                     

要实现合理配置,必须正确选定型材的基本中心线和基准线段(当断面存在基准线段时),这对于非对冷leng称断面型材尤为重要。(见图3)型材基本中心线是指坯料纵长度方向上一条纵贯各过渡断面的成形过程而又始终不改变其位置的直线。基本中心线选择合适能使坯料在成形过程中不发生大的纵向变形和横向位移,增加其稳定性。基准线段是一段与基本中心线相垂直的水平线。与基本中心线一样,在整个成形过程中不发生变形及变位。这个基准线段的存在,使坯料成形过程更为稳定(基准线段比基本中心线刚度大)。

确定基本中心线的原则是:(1)最好能将坯料宽度均分为两半;(2)线的两侧弯曲次数应尽可能相等;(3)线的两侧成形水平力(弯曲力、拉伸力)应尽量平衡;(4)尽可能通过断面最低部分,以增加成形中坯料稳定性。

                                                             

确定型材过渡断面        把板带坯料弯成所需的冷弯型材断面时要经过多个道次,即需要有多个过渡断面孔型,过渡断面的总和称为辊花图(sectionflower•)。

冷弯孔型设计力求以最少道次获得高质量产品。但道次少将使一道次弯曲角增大。当弯曲角超过允许值时,坯料边部因上升而拉长(如图4所示,由L拉长为L1)的伸长率ε将超过允许值,致使型钢因出现波浪、皱折等缺陷而报废。最大允许弯曲角由下式计算:

               

式中L为两架轧机间距;a为弯曲段长度;εmax为允许伸长率(0.1%~0.2%)。经验认为,边部上升角△取1.25o为宜,△角过大,将使边部伸长率超过εmax值,则上式可改写为:

                                                                  

为了方便,弯曲角可取经验值,见表2。

                                           

画配辊图及辊片图      即按辊花图配置水平弯曲辊或垂直辊、吊辊、吊杆等。先选取基准直径。后道次的基准直径应比前道次的大0.5~1mm,以防止边部出现波浪皱折。为减轻产品的表面擦伤和点迹,在辊槽较深部位,辊锥面与金属料之间应留一定间隙,可取2~4的间隙。为得到形状准确的产品,往往要采取过弯以克服回弹,过弯角一般取1~3。根据各过渡断面的形状,确定开口位置、孔型类型,画出配辊图。根据配辊图,将轮廓线复杂的轧辊分解成外形简单(圆柱形或490锥形)的辊片,并画辊片图。

检查咬入情况及校核设备             孔型设计完后,一般要检查咬入情况以防咬边,另外,还要计算设备强度及电机功率,校核能否满足成形要求。

冷弯辊孔型设计现状及发展                      辊弯孔型设计尚处在半经验半理论阶段,如弯曲角的选取、回弹大小的确定、过渡断面的选择等尚无满意的理论和计算公式可循。对纵横向应力、应变的研究更不充分,有些甚至连定性都做不到。要提高孔型设计水平,还需进一步完善辊弯理论。过去,计算一套较为复杂的孔型,整个设计制图周期较长。而设计后是否能用尚需经过试错,费时、费工。因此,世界各国均在发展计算机辅助设计及计算机辅助制造轧辊。计算机辅助设计在20世纪70年代初出现,一般在中小型计算机上进行。80年代微型计算机逐步完善,使冷弯辊孔型的计算机辅助设计很快发展起来。中国已先后开发出冷弯开口、闭口型材及波纹板孔型计算机设计和绘图系统软件,并已得到应用。

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最近更新:2009-07-20
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