一种利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法与流程

本发明涉及一种方法，更具体的说，是涉及一种利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法。

背景技术：

日益发展的航空航天、军工兵器、汽车、机车车辆、仪器仪表、造船、化工、压力容器、冶金、工程机械、金属构件等行业，对卷板机的需求量日趋增大，对卷板精度要求越来越高。

常规的卷管成形方法是基于三点连续弯曲原理，利用三个工作辊相对位置变化和旋转运动，使板料产生连续弹塑性弯曲而卷制预定形状及精度的金属管材工件。其弯曲过程的应力分布特征为中性层两侧正应力符号相反(一侧为拉应力，另一侧为压应力)，导致回弹较大；同时，由于在卷制开始和完成阶段的存在非三点弯曲，导致所卷制的金属管材工件的横截面有直边，卷制成形后需要对直边进行切除；并且，常规卷板设备较难实现连续变曲率板材的加工，如加工椭圆形、波浪形等复杂形状的板料。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法，可以避免常规卷管过程中板料回弹较大和直边等弊端，在节省时间、提高效率的同时，还能节省材料，提高表面质量，并且拓宽了可加工范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法，包括以下步骤：

(1)设置相互平行的上辊和下辊，调整上辊和下辊的中心距；

(2)根据工件的设计尺寸参数，设定上辊和下辊的转速；

(3)将板料喂入上辊和下辊之间，进行连续弯曲加工。

所述上辊的直径大于下辊的直径，或所述上辊的直径小于下辊的直径。

所述上辊和下辊的转速均设置为恒速或变速，所述上辊和下辊辊面的线速度差的绝对值大于零。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明使连续弯曲加工柔性化，通过合理控制上辊和下辊的辊面线速度差、压缩量和直径差，不仅可以进行定曲率弯曲卷管加工，还可以进行连续变曲率卷板，加工各种变曲率板材，各种可弯曲复杂形状制品，如波浪形板材、椭圆形管材等；

(2)本发明加工成型的板材回弹量小，表面质量高；

(3)本发明卷管加工时，不存在三辊卷管加工中的工艺直边余料，不需要直边切除工序，节省材料，同时提高生产效率；

(4)本发明通过设定上辊和下辊的速度差实现薄板弯曲，通过设定上辊和下辊之间缝隙的高度，调整板料的压缩量，可以同时实现板料的减薄；

(5)本发明与三辊卷管加工相比，由于有额外的减薄变形产生的强化效应，所加工成形的金属板材制品强度高，可以满足对强度要求高的应用场合。

附图说明

图1是不对称压缩塑性变形示意图；

图2是差速牵引变形原理图(线速度V沿板料厚度方向线性变化)；

图3是本发明的示意图；

图4是实施例一的送料过程示意图；

图5是实施例一的稳定加工示意图；

图6是实施例一的整圆成形示意图；

图7是实施例二的送料过程示意图；

图8是实施例二的第一个弯曲弧度成型示意图；

图9是实施例二的第二个弯曲弧度成型示意图；

图10是实施例二的稳定连续加工S型板成形示意图。

附图标记:1窄砧；2宽砧；3板料；31不变形区；32易变形区；4上辊；5下辊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

首先介绍一下不对称压缩塑性变形和差速牵引变形。不对称压缩塑性变形：如图1所示，当板料3被上下两个窄砧1和宽砧2压缩而发生塑性变形时，由于窄砧1和宽砧2的宽度不同，将使得塑性变形区不对称，这种不对称塑性变形会使板料产生偏向窄砧一侧的弯曲变形，如图中的不变形区31和易变形区32的分布。差速牵引变形：如图2所示，如果能够使板料3截面上的线速度沿着板厚产生(线性)差异，板料3为了保持自身的连续性，会产生协调变形，即产生偏向低速一侧的弯曲变形。

本发明的利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法，通过将上述不对称压缩和差速牵引两种弯曲原理及其弯曲效应叠加融合实现，如图3所示，将不对称压缩中的窄砧1和宽砧2分别演变为直径不同的圆柱形上辊4和下辊5，同时使上辊4和下辊5转动，并在上辊4和下辊5的辊面上形成线速度差，实现对板料3的差速牵引。

发明的利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法，包括以下步骤：首先，设置相互平行的上辊4和下辊5，所述上辊4的中心轴线和下辊5的中心轴线上下平行，所述上辊4的直径大于下辊5的直径，或所述上辊4的直径小于下辊5的直径，通过调整上辊4和下辊5的中心距，调整压缩量。然后，根据工件的设计尺寸参数，设定上辊4和下辊5的转速，所述上辊4和下辊5的转速均设置为恒速或变速，以实现需要的上辊4和下辊5辊面的线速度差，所述上辊4和下辊5辊面的线速度差的绝对值大于零。最后，将板料3喂入上辊4和下辊5之间的缝隙，对板料3进行连续弯曲加工。

采用所发明的利用不对称压缩和差速牵引的板料连续弯曲加工方法成形管材或板材时，管材或板材的曲率受上辊4和下辊5的辊面线速度差、压缩量和直径差控制。通过合理控制上辊4和下辊5的线速度差和压缩量，即可实现各种曲率的定曲率连续卷管加工，也可以实现连续变曲率弯曲加工。

实施例一：圆形卷管的加工

加工半径105mm，厚度10mm的圆管，采用厚度11mm的AISI1045材料的板料3进行卷制，此时可以计算出采用的上辊4和下辊5直径比为1:2，转速比为1:1时进行加工。

如图4至图6所示，首先，设置上下平行的上辊4和下辊5，所述上辊4直径为100mm，下辊5直径为200mm，调整上辊4和下辊5的中心距，使得上辊4和下辊5之间的缝隙高度为10mm，压缩量为1mm。然后，设定所述上辊4和下辊5的转速比为1:1，所述上辊4和下辊5的转速分别为1.57rad/s。最后，将板料3推送至上辊4和下辊5之间，稳定加工，卷出半径为105mm的圆筒。

实施例二：S型板的加工

采用厚度12mm的AISI1045材料的板料3进行加工，加工成厚度为10mm的S型板，如图7至图10所示，首先，设置上下平行的上辊4和下辊5，所述上辊4和下辊5的直径比为11:10，调整上辊4和下辊5的中心距，使得上辊4和下辊5之间的缝隙为10mm，压缩量为2mm。然后，设置上辊4和下辊5的速度差，先设定上辊4转速为2.57rad/s，下辊5转速为1.57rad/s，30s以后使上辊4转速为1.57rad/s，下辊5转速为2.57rad/s，以30S为周期使上辊4和下辊5转速互换。最后，将板料3推送至上辊4和下辊5之间，稳定加工，得到S型板材。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。