2022年YX35-125-750波纹瓦成型工艺及专机设计.docx
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1、绪论1.1 滚压成型工艺历史及其进呈现状滚压加工是将高硬度且光滑地滚柱与金属表面滚压接触,使其表面层发生局部微量地塑性变形后得到改善表面粗糙度地塑性加工法地一种.滚压加工是用滚柱滚压金属表面,将 表面凸起部分碾平 ,而使凹陷部分隆起,加工成平滑如镜地表面.与切削加工不同,是一种塑 性加工 .被滚压加工地工件不仅表面粗糙度瞬时就可以达到Ry0.1- 0.8 m,而且加工面硬化 后其耐磨性得到提高地同时疲惫强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到地优点.由于可简洁地并且低成本地进行零部件地超精密加工,日益被以汽车产业为首地精密机械,化学,家电等产业广泛采纳,发挥了很大地优势.滚压成型工艺主要是靠
2、材料地塑性移动滚压加工成各种外形复杂地轴杆、阀门芯和特殊紧固件等产品 .滚压变形是线接触,连续逐步地进行,所需变形力较小,一个行程可生产一个或几个工件 .滚压成型工艺和切削、磨削工艺相比,它不仅生产效率高、节约材料,而且产品强度高、质量稳固,这种工艺特殊适于加工地特长短难于切削地工件,特殊对年产 上百万件大批量地产品,采纳滚压成型工艺最为有利,经济效益也最为可观.滚压成型大约从二十世纪六十岁月在欧洲开头地.由于滚压成型有生产效率高、节约材料、增加产品强度等优点,不仅螺纹紧固件行业应用,汽车、自行车等工业部门也采纳滚压成型工艺加工外形复杂地零件.随着技术地进步和生产地进展,滚压成型工艺越来越受到
3、人们地关注 .实践证明 , 用滚压工艺代替冲压不仅能保证零件质量、性能、使用要求, 而且可以降低成本 , 提高零件地耐磨性及疲惫强度. 目前型材地广泛应用,产品越来越精致,形状越来越复杂,乍看起来,难以制作,但只要学会解剖形体,分析工艺,把握基本地变形机理,就会对变形性质有精确地判定,解决问题地工艺方法也随之明朗起来.近些年来,冷弯型钢产品作为重要地结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等很多领域得到了广泛地应用 .其产品从一般地导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造地专用型材,类型极其广泛 .冷弯型钢单位重量地断面性能优于热轧型钢产品,并且具有很高地表面光滑度和尺寸精度,因
4、此冷弯型钢代替热轧型钢可以取得既节约钢材又节约能源地双重成效,所以人们对冷弯型钢地进展赐予了高度重视 .正是用户对冷弯型钢产品地品种、规格、质量等方面地不断渴求,促使冷弯成型工艺技术地迅猛进展 .1.2 冷弯成型冷弯成型 Cold Roll Forming 是通过次序配置地多道次成型轧辊,把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲,以制成特定断面型材地工艺技术.冷弯成型是一种节材、节能、高效、先进适用地板金属成型工艺.20 世纪八九十岁月以来,冷弯成型地工艺技术在我国得到广泛应用 .在国内外,由于技术资料缺乏,工程技术人员常常需要进行探究和利用试错法解决工程问题,冷弯成型工艺仍被普遍认为是一种“
5、未把握地艺术 ” Blank Art,仍未上升为科学 .辊式冷弯成型,即在一排串联地成型扎机上,连续通过金属板和金属板带,顺次弯曲,将平板加工成所需地截面外形地塑性加工法.辊式冷弯成型用于自行车地轮圈、伞地骨架制造、波纹瓦地制造等.其次次世界大战之前地欧美,在开头只在钢管、预制结构、航空 飞机库顶波纹板、简易飞机场地着陆底板、飞机零部件等之后,逐步形成了工业规模地发展.由于钢铁地需求扩大,日本各钢铁公司从1955 年开头生产轻质型钢材.轻质型钢材在1957 年作为 “一般构造用轻质型钢材”被列入日本工业标准 .从今以后,经过数次修改,沿用至今 .辊式冷弯成型技术在高校、企业等地争论成果从198
6、0 年中期开头有了飞跃式进步.特殊是 1990 年中期开头地运算机帮助设计、理论解读、运算机掌握钢管轧机、数控冷弯成型机等地开发争论,使辊式冷弯成型技术向智能成型技术迈出了新地一步.1.3 滚压成型地产品冷弯成型地产品有很多种,主要包括C 型钢、薄槽钢、薄V 型钢、薄 Z 型钢、带缘 Z 型钢、帽型钢等轻质型钢,瓦垄钢板、波纹钢板等宽幅截面材,钢板桩、道路护栏等大型截面材,圆管、方矩形管等钢管.对于轻质型钢,截面各部分地势状、尺寸、尺寸公差和板厚都有规定1.4 滚压成型用材料(1)碳素钢中,常用地多为含碳量0.2% 以下地软钢,其成型是简洁地.当纵方向分布有线 状夹杂物时,就简洁引起弯曲裂纹.
7、特殊是必需使用高级材料地场合,最好是用铝冷静钢.假如是球状珠光体组织,含碳量约在0.6%以下,都可以作急剧过渡地直角弯曲.( 2)不锈钢 13 Cr 、18 Cr -8 Ni、18 Cr等不锈钢很好使用.不锈钢 13 Cr地成型性能稍差一些 .成型速度在 825m/min 地情形下要防止由于发热而烧伤表面.必需使滚轮地润滑良好并保持其表面清洁 .当板厚小于 2mm,弯曲半径取为板厚地2 倍左右是安全地 .( 3)由于浸镀材料成型困难,故必需加大弯曲半径.油漆类涂覆材料,必需以尽可能低地 滚压力加工 .使用韧性良好地硬质涂料作滚压成型地条件是:将弯曲半径加大至板厚地45倍. Ni 和Ni 合金
8、比不锈钢地成型性能稍差.成型速度要低 .对板厚地要求与不锈钢相同.( 4) M g在冷作状态下,由于加工硬化而产生裂纹,所以滚压成型时必需加热,用红外线灯管在入口处和滚轮间加热是便利地.( 5)表面被覆材料 由于镀镍、镀铬材料硬度大,简洁产生裂纹.但是镀铜和黄铜地材料可以滚压成型,而镀锌和镀镉地材料是不简洁成型地1.5 滚压成型地应用我们常常看到铺设道路时,轧路机将凹凸不平地公路压得很平整.滚压工具地加工原理也是如此,用滚柱滚压金属表面,将表面凸起部分碾平,而使凹陷部分隆起,加工成平滑如镜地表面.与切削加工不同,是一种塑性加工.被滚压加工地工件不仅表面粗糙度瞬时就可以达到Ry=0.1-0.8
9、m,而且加工面硬化后其耐磨性得到提高地同时疲惫强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到地优点.由于可简洁地并且低成本地进行零部件地超精密加工,日益被以汽车产业为首地精密机械,化学,家电等产业广泛采纳,发挥了很大地优势.近些年来,滚压型钢产品作为重要地结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等很多领域得到了广泛地应用.其产品从一般地导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造地专用型材,类型极其广泛.2滚压成型工艺设计思路及方案选定2.1 滚压成型地特点滚压成型工艺就是通过滚压使板料达到肯定地设计外形要求地一种工艺.板料地滚压成型是将长地金属带料于前后直排地数组成型辊轮中通过,随着辊
10、轮地回转,在将带料向前送进地同时又顺次进行弯曲加工以成型出所需断面外形地加工方法.这种加工方法具有如下特点:1)适合于长地等断面制件地大量生产,由于是辊轮送进,所以就有可能与冲孔、起伏成形、焊接、切断等其他加工装置连动进而使多种工艺地连续化生产成为可能.2 )由于成尺寸制件地冲压弯曲必需大型设备,因而滚压成型是经济地. 但是,在制件尺寸不长地多品种小批量生产地情形下,冲压弯曲却是经济地.3)用拉拔设备成形时,简洁产生翘曲扭转等缺陷,但是用滚压成形即可防止这些弊端.4)由于板厚方向没有压下量,与轧压相比,滚压成形设备地强度底而结构简洁.5)由于经各辊轮孔型地变形量小,故加工表面良好,涂覆材料也适
11、用.6)由于是做弯曲加工,所以对于很小地尖角成形是不合适地,能成形地尖角大小,取决于材料地弯曲性能 .滚压成型在工艺上与弯曲工序极为相像,其设计要点主要有:1) 断面地绽开长度和弯曲绽开一样,也要考虑中性层地移动.2) 在弯曲半径很小时,要考虑到拉伸将截面宽度地增大.3) 以轮廓外形所制定地轴线在各工步中保持一样.4) )每对辊轮对型材壁地弯曲角度有所限制,否就将产生滚压不畅(卡壳)、制品不光滑、起皱现象 .5) 起始变形时,竖壁弯曲和底部弯曲不能同时进行.6) 最终一对成形辊轮外形应考虑弹性回跳数据.最终,滚压加工地工件不仅表面粗糙度瞬时可以达到Ry011 018 m而, 且由于工硬化提高其
12、耐磨耗性地同时疲惫强度提高30 %,拥有在切削加工中无法得到地特性.由于可简洁而低成本地进行零部件地超精密加工,滚压加工日益被以汽车产业为首地精密机械、化学、家电等产业广泛应用 ,发挥其优势 .2.2 滚压成形原理滚压成型是以长地金属薄板或带卷为原材料,由如干对成型辊轮为成型工具,随着辊轮地旋转运动,将坯料向前送进地同时逐步进行弯曲成型,以获得所需断面外形地一种塑性加工方法 .其成型过程是平板坯地特定部位渐次弯曲成角度,最终成为所要求地断面.图2-1 所示为滚压 U 形断面地工作原理.金属带料从第一对辊轮进入,经过2、3、4 对辊轮地顺次弯曲成型,型材从第4 对滚轮处连续不断地输出.图 2-1
13、 滚压成型原理2.3 加工条件2.3.1 加工前表面由于滚压加工是利用滚柱碾压地加工方法,所以加工后地表面粗糙度受凸起部分地高度及外形(即加工前状态)地影响假如加工前表面状态粗糙(凸起部分高,凹陷部分深),就不能将凸起部分完全填埋凹陷部分,造成加工表面粗糙 .另外,凸起部分地势状也影响加工后地表面 .由车床或镗床单点切削得到地规章地凹凸外形,且为简洁碾压地高度时,可得到最抱负地表面 .一般加工前地表面状况越好,加工后地表面状况越好,同时滚压头地磨耗也少 .假如需要,可增加一道工序2.3.2 加工前尺寸由于滚压加工是利用滚柱碾压地加工方法,所以加工前后工件地直径将发生变化(内径 将扩大,外径将减
14、小).为了能加工到尺寸公差范畴内,应考虑这个变化量打算前工序地尺寸.直径地变化量与工件地材质、硬度、滚压量有关,所以最初进行2 3 次试加工后打算其尺寸2.3.3 润滑和清洗由于滚压加工是利用滚柱碾压进行加工,将产生微小粉尘.粉尘不仅影响表面质量,而且加速滚压头地损耗,所以有必要大量注入切削液以清除粉尘.滚压加工时应使用粘度低地切削液 .粘度高地切削液虽然润滑性好,可是清洗性能差,不适于滚压加工.本公司备有滚压加工专用地滚压润滑油,只要在低粘度切削液中掺入5%地滚压润滑油,即可发挥其杰出性 能.2.3.4 加工部分地壁厚滚压加工是用滚柱滚压加工部分地表面,使其致密化.所以,为了能够承担加工压力
15、,待加工部分应有充分地壁厚(内径地20%) .壁厚太薄或部分薄时,加工后将发生起伏或真圆度下降通常按以下方法解决这个问题:削减滚压量;利用夹具支撑外周;在削薄壁厚以前实施滚压加工 .2.3.5 加工部分地硬度滚压头可加工地工件硬度上限值为40HRC ,但是也特制加工高硬度工件硬度上限值为55HRC 用地滚压头 .滚压加工高硬度工件时,加工部分由于承担压力大,工具寿命缩短.所以为得到所需精度地加工面,主要措施是削减滚压量2.3.6 转速和进给量向右旋转滚压头进行滚压加工;也可固定滚压头,工件旋转也可得到同样结果.转速与进给速度依据加工直径不同而不同.2.4 滚压成型设备滚压成型机有两类:一类为悬
16、臂式,辊轮主轴为单边支承,是薄壁小断面成形用地设备;另一类为闭式,主轴为双边支承,是厚壁大断面成形用地设备. 彩钢瓦厚度比较小,加工面积比较大,并且原材料厚度比较小(0.5mm), 采纳闭式滚压成型机,并且是工件两边地悬臂辊轮同时进行滚压加工.2.5 辊轮设计滚压成型中,辊轮设计是最重要地技术,但是,在理论上并不完整,而以体会和推断占八成,理论占二成,试验因素很多.2.5.1 制作外形考虑所需外形地时候,第一要防止制件断面外形显现太深地沟槽,对于弯曲半径,要考虑材质地弯曲性能,防止急剧过度地尖角,死尖角成型是难以达到精度要求地.这些是首要地基本条件 .2.5.2 花型绽开图当着手设计时,要考虑
17、所需断面地势状,接着,绘制把弯曲条件逐步绽开直至回复到平 板料地绽开草图,对如图2-2 所示那样地将绽开过程地势状叠放在同一张纸上地花型绽开图进行分析争论 .这种方法,无论是对于外形简洁地断面仍是复杂地断面都是有效地争论方法,进而就可以从整体上考察一个辊轮孔型移至另一个辊轮孔型地时候,高度方向和宽度方向地弯曲加工有无不合理地地方.图 2-2 花型绽开图2.5.3 成型直边角度如图 2-3 所示,成型材料地最大高度是基于以直线关系上增加为动身点,其设计方法为掌握成型直边高度使之合理化.对于软质材料用 3o左右即可,但边缘部分地延长过大就有发生边缘皱纹地危急 .对不锈钢也有资料认为1o35,但是只
18、要取1o25对大部分金属材料都是安全可行地 .假如在图中把辊轮地工位间距取为d,定出各工位上地成型高度就可以作出花型绽开图和各辊轮孔型地设计图.12345677654321图 2-3 成型直角边地角度和成型高度2.5.4 导向线地确定为了使板料从平板状态向前移动直至成行出所需断面外形,就需要有水平导向线和垂直导向线 .水平导向线从辊轮开头到最终一组辊轮为止保持在同一水平面上,为确定成行辊轮地节圆直径地基准 .垂直导向线垂直于辊轮轴线,是从第一组辊轮至最终一组辊轮使得在次导向线两侧地成行加工量都是均等地一条基准线,在对称断面中,次导向线与断面中线 一样 .图 2 - 4 花型绽开图边 缘 成 形
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