冷弯型钢成型轧辊的设计方法

第 2期(总第 119期 ) 2003年 6月 山 西 机 械 SHANXI MACHINERY No．2 Jun． 文章编号：1008—8342(2003)02—0030—03 冷弯型钢成型轧辊的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 赵艳红 (太原矿 山机器 集团有限公司 设 计院，山西 太原 030009) 摘要：以理论分析为基础，结合实践经验论述了设计冷弯型钢轧辊应考虑的因素，介绍了参数选择方法，为合理 设计成型轧辊提供了有效的方法。 关键词：冷弯型钢；轧辊；辊型 中图分类号 ：TG335．6 文献标识码 ：A 0 引言 冷弯型钢作为一种新型钢材品种得到迅速发展 ， 被广泛用于冶金、交通 、建筑、化工等行业 。它能代替热 轧型钢 ，具有质量轻、节省原材料及能源的优点。 在为生产特定产品而进行辊型设计时应考虑的要 素有成型道次 、带坯宽度、辊型设计 、成型辊参数以及 成型辊材料等。 1 成型道次 将带坯辊弯成型为所需的产品是一个逐渐进行的 加工过程 ，在这个过程中每道次或每对成型辊仅对变 形材料施加有 限的弯曲变形 ，只有这样才能在不拉长 带坯的情况下得到所需的弯曲。成型道次过少，冷弯型 材易产生尺寸超差和扭 曲，成型道次过多则增加工具 成本。 1．1 影响成型道次的因素 成型道次数主要取决于材料的性能和型材形状的 复杂程度 ，此外它还与型材 的宽度、成型机架 问距、型 材的尺寸精度等有关 。材料的厚度、硬度、成分都影响 得到所需形状的成型道次数 ，带坯厚度越大 ，成型道次 越多。 1．2 确 定成 型道 次数 的 方法 成型角法是用来确定成型道次数 Ⅳ 的基本方法。 成型角法可用下式 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达为 ： Ⅳ一 (H／L)ctga。 ⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ (1) 式中：H ——弯曲高度 ； — — 机架问距 ； a ——成型角。 2 带坯宽度 要确定一个 给定型材所需的带宽 ，先要做一个 打 比例的断面图，把它划分为直线段和曲线段后，沿中性 线对各段长度进行求和。 各弯曲段对应的带坯宽度 由弯曲角的大小和中性 线所对应 的弯曲半径 (称为名义弯 曲半径)所确定，即 弯曲段长度 W (mm)为 ： W_--r,．fl。 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2) 式中：r —— 名义弯曲半径，mm； — — 弯曲角度 ，rad。 名义弯曲半径 r (mm)由下式确定 ： r 一r+ 点f。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (3) 式中：， —— 弯曲角内径，mm； k—— 系数 ，即弯曲因子 ； t——带坯厚度，mm。 不同的研究者对弯曲因子 k选取 的数值不 同，一般推 荐按表 1选用。弯曲因子 k值主要取决于弯曲角内径 与带坯厚度的比值 ，基本上与弯曲角的大小无关 。如弯 曲角内径为零，弯曲角分别为 90。和 180。时，对应的弯 曲段长度分别为 1／3t和 2／3t。因此，在实际生产中计 算带坯宽度时仅考虑 ， 的影响。 表 1 弯 曲因子 k的选用 r／t >o．65 >1．o >1．5 >2．4 >3．8 五 O．3O 0．35 o．4o o．45 o．5o 3 辊花图设计 辊花图是各成型机架变形带坯横截面形状的重叠 图，因而辊花 图是描述辊弯成型过程中带钢从平带坯 变形为所需型材的变形过程示意图。在辊花图设计过 程中，首先要确定的是成型工作断面的取向、弯曲的次 收稿 日期：2002一ll一20 作者简介：赵艳红 1966一)，女 ，山西省孝义市人 ．工程师 ，1988年毕业于太原重型机械学院 ，本科 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年第 2期 赵 艳红 ：冷 弯型钢成 型轧辊的设计方法 ·31· 序、弯曲角的分配和弯曲的方式等。 3．1 成型工作断面的取 向 空弯是指仅由上辊或下辊进行的弯曲，它对 断面 尺寸的精确性有很大影响。 成型工作断面的取 向受 多种 因素影响，在多数情 况下，成型断面取 向与型钢基本 中心线或基本 成型面 的选择有关。基本 中心线是通过工件全长的一条直线 ， 其位置在整个成型过程中相对 于机架 中心不变。对称 型钢的基本 中心线就是其对称 中心线 ，对于非对 称型 钢 ，选择基本中心线 的原则是使成型 断面两边的水平 力相抵消 ，从而使金属 自由成型而不会受到牵拉。以防 止工件在进一步变形 时发 生横 向位移 ，基本 中心线 的 选择见图 1所示 。 (＆)对称断面 (b)非对称断面 图 1 基本 中心线 的选 择 成型时应尽量使型材 的翼缘向上弯曲，这样可 以 使型材断面更接近要求，并简化成型辊。 3．2 弯曲的次序 弯曲的次序是重要 的设计 内容之一 。理想情况下， 从断面中心 向两边逐渐弯 曲，这样可 以使已弯 曲成型 部分不会进一步受到变形 。但是 ，考虑到多种其它因素 的影响，如避免空弯、减小金属移动、改善材料流动的 (a)弯曲中心固定法 平滑性等 ，也采用其它弯曲次序 。 3．3 弯曲 角的分 配 弯 曲角度的分配由成型机能力、成型道次、机架间 距、总变形量等因素决定。一般来说，在成型初期取较 小 的弯曲角 以避免强迫咬人 ；在成型 中期应避免由于 弯曲角分配不均而造成 的带坯局部异常变形 以及型材 表面划伤 ；在成型后期采用较小变形量 以防止回弹，保 证产品的尺寸精度 。 根据以上要求，可采用余弦曲线来分配弯曲角。当 成型道次为 N，单边总弯曲角为 时，第 i道次的弯曲 角 为： 一 · (1一COS18oi／N)／z。 ⋯⋯ ⋯⋯⋯ ⋯ (4) 求弯曲角分配的数学方法图示见图2。 ，r 0 围 2 求弯 曲角分 配的数学 方法图示 3．4 弯 曲的 方式 型材的弯曲方法有五种 ，见图 3。可根据带坯材质 和产品断面形状加以选用 。 3．4．1 弯曲中心固定法 该方法是固定弯曲半径 的中心，在半径不变的情 况下依靠弯曲角增大来依次增加弯曲弧长，相当于圆 管成型的中央弯曲成型法 。该法适用于弯曲弧长半径 大的生产工艺。 I＼ 0 I I r (c)弯曲中心上移法 (e)弯曲中心移动与半径变化成函数关系法 图 3 弯 曲方法 3．4．2 弯曲中心内移法 该方法是固定弯曲半径 ，内移弯曲中心 ，相当于圆 管成型的边缘弯 曲成型法。该法适用于所有产品的生 产 ，但弯曲回弹大 。 3．4．3 弯曲中心上移法 该方法随弯 曲角的增大 ，弯曲弧长不变 ，弯曲半径 吾出 维普资讯 http://www.cqvip.com · 32· 山 西 机 械 2003年第 2期 减小 ，相 当于圆管成型的圆周变形成型法 。该法适用于 波纹板类 的宽板、薄带或非对称易加工产品。 3．4．4 弯曲中心直角坐标系移动法 该方法其变化量依赖 于实践经验 。该法适用于弯 曲中心上移法所适 用的产品。 3．4．5 弯曲中心移动与半径变化成 函数关系法 该方法随弯 曲弧长的增加 ，弯曲半径按照指数关 系减小 ，应用面较窄 。 4 辊型参数设计 在辊花图的基础上可以得到成型辊的尺寸。对于 小尺寸 的型材 ，成型辊应尽可能贴近带坯，但过分接触 也会造成擦伤 。对每一成型辊不仅要从个体上而且应 从整个变形过程来决定成型辊与带坯在何处接触 、何 处增大压力和尺寸、何处减小成型辊辊径，以使材料 自 由进入下一道次。对准基本 中心线的辊径称为基准辊 径 。 4．1 整体辊式成型机组基准辊径设计 对于整体辊式成型机组，基准辊径 D。(ram)为： D。一H 一 (￡+ +5)。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (5) 式中：H ——成型机上下辊直径 ，为最大中心距 ，mm； t ——带坯厚度 ，mm； — — 辊缝可调量，约 30ram； S —— 逐架辊径差，取 0．8ram 或(O．5 ～ 1 ) · D。，对于波纹板成型，最终 3道次～5道 次取(5 ～10 )D。。 4．2 组合辊式冷弯机组基准辊径设计 对于组合辊式冷弯机组 ，基准辊径 D。(ram)为： D。一 d。+ 2(^ + 口 + b+ f)。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (6) 式中 ：d。——辊轴直径 ，mm； h——组装键键高 ，mm； 口——车削量 ，mm； b——产品断面高度 ，mm； c——成型辊 的最小保留厚度 ，mm。 组合辊式冷弯机组基准辊径的求法见图 4。 4．3 成 型辊 的选择 及 组合 辊 的优 点 采用整体辊还是组合辊取决于型材断面的复杂程 度。简单型材常采用整体辊，但随着型材断面复杂程度 的增加，应考虑采用组合辊。采用组合辊具有下述优 点：①单一辊片加工更为容易；②单一辊片在热处理过 程中不易开裂；③单一辊片重量轻，易于进行操作和装 配；④当成型辊发生过度磨损和破坏时，只需要更换发 生缺陷的辊片，因而比整体辊更经济；⑤可以采用不同 材质的辊片组成成型辊；⑥可用数量有限的辊片组合 成多种形状的成型辊，实现柔性轧辊，一辊多用；⑦组 合辊可以实现整体辊不能做到的细微调整。 图 4 辊 径的求法 5 成型辊材料 产 品批量是影响成 型辊材料选取的主要 因素，除 此之外还有带坯的难变形性、极小的弯 曲半径 以及带 坯的表面形状等因素 。 通常可使用的成型辊材料为：① 低碳钢。车削并 磨光，未经硬化处理。② 灰口铸钢。车削并磨光，未经 硬化处理。③ 低合金工具钢。表面硬度为 HRC60~ HRC63，有时镀铬。④ 高碳高铬工具钢。表面硬度为 HRC60~HRC63，有时镀铬。⑤ 青铝，常用铝青铜 6 结束语 通过 以上的论述 ，在设计冷弯 型钢成型辊轧辊时 应考虑的要素有 ：成 型道次、带坯宽度、辊型设计 、成型 辊参数，以及成型辊材料等。只有合理地确定这些要 素 ，才能合理生产出合格的冷弯型钢产 品，满足各种用 户的要求 。 Design way to the forming roller of cold·-forming profiled bar ZHAO Yan—hong (Design Institute of Taiyuan M ining M achinery(Group)Co．Ltd．，Taiyuan 030009，China) Abstract：Baseed on theoretical analysis，combining with practical experience，the paper discussed the main factors which should be considered in designing the forming roller of cold—forming profiled bar，introduced the selection of parameters，offered an effective method of designing the forming roller． Key words：cold forming profiled bar,roller~roller-style 维普资讯 http://www.cqvip.com