《YX35125750波纹瓦成型工艺与专机设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《YX35125750波纹瓦成型工艺与专机设计说明（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . . 绪论1.1滚压成型工艺历史及其发展现状滚压加工是将高硬度且光滑的滚柱与金属表面滚压接触，使其表面层发生局部微量的塑性变形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法的一种。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，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，是一种塑性加工。被滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间就可以达到Ry0.1-0.8m，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到的优点。由于可简单地并且低成本地进行零部件的超精密加工，日益被以汽车产业为首的精密机械，化学，家电等产业广泛采用，发挥了很大的优势。滚压成型工艺主要是靠
2、材料的塑性移动滚压加工成各种形状复杂的轴杆、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、质量稳定，这种工艺特别适于加工的特长短难于切削的工件，尤其对年产上百万件大批量的产品，采用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年代在欧洲开始的。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用滚压成型工艺加工形状复杂的零件。随着技术的进步和生产的发展，滚压成型工艺越来越受到人们的
3、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, 提高零件的耐磨性及疲劳强度。目前型材的广泛应用，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，掌握基本的变形机理，就会对变形性质有准确的判断，解决问题的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的结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。冷弯型钢单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度，因此冷弯型钢代替热轧
4、型钢可以取得既节约钢材又节省能源的双重效果，所以人们对冷弯型钢的发展给予了高度重视。正是用户对冷弯型钢产品的品种、规格、质量等方面的不断渴求，促使冷弯成型工艺技术的迅猛发展。1.2冷弯成型冷弯成型(Cold Roll Forming)是通过顺序配置的多道次成型轧辊，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的工艺技术。冷弯成型是一种节材、节能、高效、先进适用的板金属成型工艺。20世纪八九十年代以来，冷弯成型的工艺技术在我国得到广泛应用。在国外，由于技术资料缺乏，工程技术人员经常需要进行探索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“未掌握的艺术” (Blank
5、Art)，还未上升为科学。辊式冷弯成型，即在一排串联的成型扎机上，连续通过金属板和金属板带，顺次弯曲，将平板加工成所需的截面形状的塑性加工法。辊式冷弯成型用于自行车的轮圈、伞的骨架制造、波纹瓦的制造等。第二次世界大战之前的欧美，在开始只在钢管、预制结构、航空飞机库顶波纹板、简易飞机场的着陆底板、飞机零部件等之后，逐渐形成了工业规模的发展。由于钢铁的需求扩大，日本各钢铁公司从1955年开始生产轻质型钢材。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。从此以后，经过数次修改，沿用至今。辊式冷弯成型技术在大学、企业等的研究成果从1980年中期开始有了飞跃式进步。特别是1990
6、年中期开始的计算机辅助设计、理论解析、计算机控制钢管轧机、数控冷弯成型机等的开发研究，使辊式冷弯成型技术向智能成型技术迈出了新的一步。1.3滚压成型的产品 冷弯成型的产品有很多种，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，截面各部分的形状、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，常用的多为含碳量0.2%以下的软钢，其成型是容易的。当纵方向分布有线状夹杂物时，就容易引起弯曲裂纹。特别是必须使用高级材料的场合，最好是用铝镇静钢。如果是球状珠光体
7、组织，含碳量约在0.6%以下，都可以作急剧过渡的直角弯曲。（2）不锈钢 13、18-8、18等不锈钢很好使用。不锈钢13的成型性能稍差一些。成型速度在825m/min的情况下要防止由于发热而烧伤表面。必须使滚轮的润滑良好并保持其表面清洁。当板厚小于2mm，弯曲半径取为板厚的2倍左右是安全的。（3）由于浸镀材料成型困难，故必须加大弯曲半径。油漆类涂覆材料，必须以尽可能低的滚压力加工。使用韧性良好的硬质涂料作滚压成型的条件是：将弯曲半径加大至板厚的45倍。和合金 比不锈钢的成型性能稍差。成型速度要低。对板厚的要求与不锈钢相同。（4） 在冷作状态下，由于加工硬化而产生裂纹，所以滚压成型时必须加热，用
8、红外线灯管在入口处和滚轮间加热是方便的。（5）表面被覆材料 由于镀镍、镀铬材料硬度大，容易产生裂纹。但是镀铜和黄铜的材料可以滚压成型，而镀锌和镀镉的材料是不容易成型的1.5滚压成型的应用我们经常看到铺设道路时，轧路机将凹凸不平的马路压得很平整。滚压工具的加工原理也是如此，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，加工成平滑如镜的表面。与切削加工不同，是一种塑性加工。 被滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间就可以达到Ry=0.1-0.8m，而且加工面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%等具有切削加工中无法得到的优点。由于可简单地并且低成本地进行零部件的超精密加工，日益被
9、以汽车产业为首的精密机械，化学，家电等产业广泛采用，发挥了很大的优势。近些年来，滚压型钢产品作为重要的结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。2 滚压成型工艺设计思路及方案选定2.1 滚压成型的特点 滚压成型工艺就是通过滚压使板料达到一定的设计形状要求的一种工艺。板料的滚压成型是将长的金属带料于前后直排的数组成型辊轮过，随着辊轮的回转，在将带料向前送进的同时又顺次进行弯曲加工以成型出所需断面形状的加工方法。这种加工方法具有如下特征：1）适合于长的等断面制件的大量生产，由于是
10、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的连续化生产成为可能。2）由于成尺寸制件的冲压弯曲必须大型设备，因而滚压成型是经济的。但是，在制件尺寸不长的多品种小批量生产的情况下，冲压弯曲却是经济的。3）用拉拔设备成形时，容易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，滚压成形设备的强度底而结构简单。5）由于经各辊轮孔型的变形量小，故加工表面良好，涂覆材料也适用。6）由于是做弯曲加工，所以对于很小的尖角成形是不合适的，能成形的尖角大小，取决于材料的弯曲性能。滚压成型在工艺上与弯曲工序极为相似，其设计要点主要有：
11、1）断面的展开长度和弯曲展开一样，也要考虑中性层的移动。2）在弯曲半径很小时，要考虑到拉伸将截面宽度的增大。3）以轮廓外形所制定的轴线在各工步中保持一致。4）每对辊轮对型材壁的弯曲角度有所限制，否则将产生滚压不畅（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）最后一对成形辊轮形状应考虑弹性回跳数据。 最后，滚压加工的工件不仅表面粗糙度瞬间可以达到Ry011018m,而且由于工硬化提高其耐磨耗性的同时疲劳强度提高30 %,拥有在切削加工中无法得到的特性。由于可简单而低成本的进行零部件的超精密加工,滚压加工日益被以汽车产业为首的精密机械、化学、家电等产业广泛应用
12、,发挥其优势。2.2 滚压成形原理滚压成型是以长的金属薄板或带卷为原材料，由若干对成型辊轮为成型工具，随着辊轮的旋转运动，将坯料向前送进的同时逐步进行弯曲成型，以获得所需断面形状的一种塑性加工方法。其成型过程是平板坯的特定部位渐次弯曲成角度，最后成为所要求的断面。图2-1所示为滚压U形断面的工作原理。金属带料从第一对辊轮进入，经过2、3、4对辊轮的顺次弯曲成型，型材从第4对滚轮处连续不断的输出。图2-1 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的加工方法，所以加工后的表面粗糙度受凸起部分的高度及形状（即加工前状态）的影响。 如果加工前表面状态粗糙（凸起部分高，
13、凹陷部分深），则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，凸起部分的形状也影响加工后的表面。由车床或镗床单点切削得到的规则的凹凸形状，且为容易碾压的高度时，可得到最理想的表面。一般加工前的表面状况越好，加工后的表面状况越好，同时滚压头的磨耗也少。如果需要，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的加工方法，所以加工前后工件的直径将发生变化（径将扩大，外径将减小）。为了能加工到尺寸公差围，应考虑这个变化量决定前工序的尺寸。直径的变化量与工件的材质、硬度、滚压量有关，所以最初进行23次试加工后决定其尺寸。2.3.3润滑和清洗 由于滚压加工是利用滚柱碾压进行
14、加工，将产生细微粉尘。粉尘不仅影响表面质量，而且加速滚压头的损耗，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的切削液。粘度高的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的滚压润滑油，只要在低粘度切削液中掺入5%的滚压润滑油，即可发挥其杰出性能。2.3.4加工部分的壁厚 滚压加工是用滚柱滚压加工部分的表面，使其致密化。所以，为了能够承受加工压力，待加工部分应有充分的壁厚（径的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：减少滚压量；利用夹具支撑外周；在削薄壁厚以前实施滚压加工。2.3.5加工部分的硬度 滚
15、压头可加工的工件硬度上限值为40HRC，但是也特制加工高硬度工件(硬度上限值为55HRC)用的滚压头。滚压加工高硬度工件时，加工部分由于承受压力大，工具寿命缩短。所以为得到所需精度的加工面，主要措施是减少滚压量。 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。转速与进给速度根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：一类为悬臂式，辊轮主轴为单边支承，是薄壁小断面成形用的设备；另一类为闭式，主轴为双边支承，是厚壁大断面成形用的设备。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），采用闭式滚压成型机，并且是工件两边的悬臂辊轮同时进行滚压加工。2.5 辊轮设计滚压成型中，辊轮设计是最重要的技术，但是，在理论上并不完整，而以经验和推断占八成，理论占二成，实验因素很多。2.5.1 制作形状 考虑所需形状的时候，首先要避免制件断面形状出现太深的沟槽，对于弯曲半径，要考虑材质的弯曲性能，避免急剧过度的尖角，死尖角成型是难以达到精度要求的。这些是首要的基本条件。2.5.2 花型
