CN108430663B - 辊冲压装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个实施例提供一种辊冲压装置包括：辊组，以压迫连续供给的原材料的两面使原材料进入辊组之间的方式相向旋转；以及成形部，在上述辊组的外部面采用冲压结构，以对上述原材料进行成形，多个上述辊组沿着原材料的移动方向配置，上述辊组的每个成形部形成为随着原材料的移动依次改变原材料的截面，原材料最后通过的最终辊组之前的辊组中的至少一个辊组为辊组的成形部的圆周方向的长度大于上述最终辊组的成形部的圆周方向的长度的过成形辊组。

Description

辊冲压装置及方法

技术领域

本发明涉及辊冲压装置及方法，上述辊冲压装置包括旋转辊，在上述旋转辊设置有成形部，在上述成形部的外部面采用冲压结构。

背景技术

通常，为了生产用在汽车等的部件，研发很多板材成形技术。

首先，有一种利用率最高的冲压(Stamping)工艺，在该冲压工艺中，冲压装置包括：上模；下冲头，配置于上述上模的下侧；以及原材料支架，配置于上述上模与下冲头之间。其中，上模为底面上形成有与成形品的形状相匹配的槽部的模子，下冲头为配置于上模的下方并向上驱动将在上模与下冲头之间移动的原材料向上顶压到上模的部件。

这种冲压工艺广泛应用于生产成形品如汽车部件，但是由于近来使用高强度钢，存在需增加装置容量的问题以及因高强度钢的成形性差而导致成形时原材料断裂的问题。

还有就是辊压成形(Roll Forming，RF)工艺，在辊压成形工艺中，使卷板或剪切的原材料通过多级固定排列的上下部旋转辊组之间，从而成形为具有特定截面形状且长度较长的部件即成形品。

如上所述的借助辊压成形装置的辊压成形工艺，可利用容量相对少的装置应用到高强度钢，但是存在局限性，只能制造特定截面形状的成形品。

因此，研发了如专利文献1的辊冲压工艺。辊冲压工艺是旋转的旋转辊采用冲压结构使原材料通过旋转辊进行变截面辊压成形的工艺。

但是，如上所述的辊冲压工艺存在如下问题：由于截面变化部的残留应力及部件内各个截面变化部之间的力量失衡，导致产生扭曲等形状不良。

专利文献1：KR1417278 B

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供通过消除截面变化部的残留应力及截面变化部之间的力量失衡解决形状不良的辊冲压装置及方法。

技术方案

为了解决如上所述的问题，本发明提供如下的辊冲压方法及装置。

本发明的一个实施例提供一种辊冲压装置包括：辊组，以压迫连续供给的原材料的两面使原材料进入辊组之间的方式相向旋转；以及成形部，在上述辊组的外部面采用冲压结构，以对上述原材料进行成形，多个上述辊组沿着原材料的移动方向配置，上述辊组的每个成形部形成为随着原材料的移动依次改变原材料的截面，原材料最后通过的最终辊组之前的辊组中的至少一个辊组为辊组的成形部的圆周方向的长度大于上述最终辊组的成形部的圆周方向的长度的过成形辊组。

在一个实施例中，上述过成形辊组配置在从上述最终辊组起至少三个辊组之内。

此外，在本发明的一个实施例中，上述成形部可包括：阴刻，在上述辊组中的一个旋转辊的外部面上两侧开放；以及阳刻，在剩下的一个旋转辊的外部面上对应于上述阴刻。

在本发明的一个实施例中，上述辊组的成形部随着原材料的移动对原材料的截面依次形成凹凸部或消除凹凸部以实现平坦化。

在本发明的一个实施例中，上述辊组的成形部以依次消除原材料截面的凹凸部实现平坦化的方式形成，上述最终辊组及过成形辊组的成形部包括：平坦部，沿着宽度方向平坦，沿着圆周方向具有特定长度；以及过渡部，在圆周方向上以上述平坦部为中心位于两侧，上述过成形辊组的平坦部的圆周方向长度大于上述最终辊组的平坦部的圆周方向长度。

在本发明的一个实施例中，在上述辊组的外部面与上述成形部不同的位置上形成有使原材料通过的避让部。

在此情况下，上述避让部形成在成形部的相反侧，从辊的外周面向半径方向的内侧凹陷形成。

本发明还提供一种辊冲压方法包括：多个成形步骤，对连续供给的原材料通过形成于辊组的外部面的冲压结构进行成形；以及切割步骤，对所成形的上述原材料进行切割，通过上述多个成形步骤使上述原材料的一部分从第一形状变成第二形状，上述多个成形步骤包括变形方向与上述原材料从第一形状变成第二形状的变形方向相反的再变形成形步骤。

在本发明的一个实施例中，上述再变形成形步骤中，可使原材料的成形部的长度方向两端部再变形。

在本发明的一个实施例中，上述再变形成形步骤可在最终成形步骤实施。

此外，在上述再变形成形步骤之前，可将原材料的成形部成形为比目标成形部长，以在上述再变形成形步骤使上述两端部再变形。

在本发明的一个实施例中，在上述多个成形步骤之后，还包括由形成在辊组上的避让部使原材料直接通过的直接通过步骤，在上述直接通过步骤之后，再实施多个成形步骤，原材料的供给速度与辊组的转速之比在上述成形步骤和上述直接通过步骤中可以互不相同。

有益效果

本发明的辊冲压装置及方法通过消除截面变化部的残留应力及截面变化部之间的力量失衡，可以减少形状不良。

附图说明

图1为示出现有辊冲压装置的视图。

图2为通过现有辊冲压装置制造的产品的俯视图。

图3为示出本发明的辊冲压装置的视图。

图4为按照步骤示出的通过本发明的辊冲压装置制造的产品的俯视图。

图5为示出通过本发明的辊冲压装置制造的产品的最终形状和在过成形辊组中成形的产品形状的俯视图。

图6为示出通过本发明的辊冲压装置制造的产品的最终形状和在过成形辊组中成形的另一产品形状的俯视图。

图7为通过现有辊冲压装置成形的产品和通过本发明的辊冲压装置成形的产品的照片。

图8及9为示出本发明的辊冲压装置的另一实施例的视图。

图10为通过图8及图9中的辊冲压装置成形的产品的侧视图。

附图标记的说明

10、20、30、40：辊组 50：过成形辊组

11a、11b、41a、41b、51a、51b：成形部

15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b：避让部

101：平坦部 102、103：过渡部

105、106：恢复部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施例进行说明。

图1及图2示出现有辊冲压装置及由此成形的产品。如图1所示，在现有辊冲压装置中，多个辊组10、20、30、40沿着原材料的移动方向配置，每个辊组10、20、30、40包括上部辊10a和下部辊10b，在每个辊10a、10b上形成有成形部11a、11b，从而使原材料成形。

每个辊组10、20、30、40包括成形部，如图1所示，沿着原材料的移动方向依次改变成形部，以使原材料的一部分从成形之前的第一形状成形为不同于第一形状的第二形状。

通过这种辊冲压装置成形的产品包括具有第一形状的部分(截面A-A、C-C)和通过成形部成形而转变成具有第二形状的部分(截面B-B)的过渡部T1、T2。这种过渡部T1、T2存在彼此反向的残留应力，因而存在切割成产品或切割之前扭曲的问题。

本发明通过消除残留于过渡部的残留应力或至少避免产生扭曲来减少产品的形状不良，图3示出用于实现这种目的的本发明的辊冲压装置。

如图3所示，本发明的辊冲压装置包括：辊组10、20、40、50，以压迫连续供给的原材料S的两面使原材料进入辊组之间的方式相向旋转；以及成形部11a、11b、41a、41b、51a、51b，在上述辊组10、20、40、50的外部面采用冲压结构，以对上述原材料进行成形，多个上述辊组10、20、40、50沿着原材料的移动方向配置，上述辊组的每个成形部形成为随着原材料的移动依次改变原材料截面，原材料最后通过的最终辊组40之前的辊组中的至少一个辊组50为辊组的成形部51a、51b的圆周方向的长度大于上述最终辊组40的成形部41a、41b的圆周方向的长度的过成形辊组50。

图4为按照步骤示出的通过图3中的辊冲压装置成形的原材料的俯视图，图4的(a)部分为通过图3中的辊组10成形的原材料的俯视图，图4的(b)部分为通过图3中的辊组20成形的原材料的俯视图，图4的(c)部分为通过图3中的过成形辊组50成形的原材料的俯视图，图4的(d)部分为通过图3中的最终辊组40成形的原材料的俯视图。

如图4的(a)部分～(d)部分所示，随着原材料S通过辊组10、20、40、50，截面呈帽子形(第一形状)的原材料被成形部依次改变成平的形状(第二形状)。

其中，原材料的形状或辊组的数量为示例性的，可根据需求增加或减少辊组的数量，原材料的形状可以具有与所需的产品相对应的形状。此外，在图4的(a)部分至(d)部分中示出成形之前的原材料具有相同的宽度，但是辊冲压之前可以对原材料的宽度进行剪切。

图4的(a)部分为通过第一个辊组10的原材料的俯视图，具有帽子形截面的原材料的一部分区域(101、102、103)已经被成形。在已成形的区域中，以俯视图上具有平坦的外部面的平坦部101为中心形成未成形区域与上述平坦部101之间的过渡部102、103。图4的(a)部分中的平坦部101是指沿着原材料的移动方向具有相同截面的区域，与截面是否呈平坦状无关，过渡部102、103是指截面沿着原材料的移动方向改变的区域。

图4的(b)部分为通过第二个辊组20的原材料的俯视图，具有帽子形截面的原材料的一部分区域(101、102、103)与通过第一个辊组10的情形相比进一步成形(参照图1)。但是，第二个辊组20和第一个辊组10对相同长度(L1＝L2)的区域进行成形。

图4的(c)部分为通过过成形辊组50的原材料的俯视图。原材料的一部分区域(101、102、103)与通过第二个辊组的情形相比进一步成形，而且成形区域的长度大于第二次成形(L1＝L2＜L3)。由于通过过成形辊组50的原材料的成形区域的长度大于通过第二个辊组20的原材料，因此，过成形辊组50的成形部51a、51b的圆周方向的长度大于第一个辊组10及第二个辊组20的成形部11a、11b的圆周方向的长度。

图4的(d)部分为通过过成形辊组50之后通过最终辊组40而具有所需的第二形状的原材料的俯视图。如图4的(d)部分所示，在最终辊组40中，对过成形的原材料再进行逆成形来成形为目标形状，因此，原材料成形区域的长度L4小于通过过成形辊组的原材料成形区域的长度L3(L4＜L3)。由此，图4的(d)部分的原材料截面从第一形状变成第二形状的过渡部102、103及从前一个辊组中的过渡部重新恢复到第一形状的恢复部105、106实现逆向成形朝从第一形状变形为第二形状的反方向成形(图4的(d)部分的阴影部)。

由此，原材料的过渡部102、103及恢复部105、106针对从第一形状成形为第二形状而形成的残留应力方向实现逆向成形，从而可以减少最终产品的残留应力。

图4的(a)部分～(d)部分中图示及说明了最终辊组40的前面仅配置一个组过成形辊组50，但不限于此，最终辊组40前面的多个辊组可由过成形辊组50组成。

此外，过成形辊组50不仅包括原材料的长度方向(即，辊的圆周方向)长度大于最终辊组的成形部的圆周方向长度的情形，还包括因成形程度大于最终辊组的成形部的成形程度而逆向变形(不是从第一形状变成第二形状，而是变成超过第二形状的第三形状后再变成第二形状)以形成为目标形状的第二形状的情况。

本发明的辊冲压装置还可以采用相对应的辊冲压方法。原材料的扭曲在切割原材料的情况下更成问题，因此，本发明的辊冲压方法包括：多个成形步骤，对连续供给的原材料通过形成于辊组10、20、40、50的外部面的冲压结构进行成形；以及切割步骤，对所成形的原材料进行切割，通过上述多个成形步骤上述原材料的一部分从第一形状变成第二形状，上述多个成形步骤包括变形方向与上述原材料从第一形状变成第二形状的变形方向相反的逆变形成形步骤(通过过成形辊组50之后通过最终辊组40)。

在此情况下，在逆变形成形步骤之后，如果再朝从第一形状变成第二形状的变形方向进行成形，就如同前面提到的，在过渡部102、103残留应力朝彼此相反的方向变大，可能会产生扭曲，因此，逆变形成形步骤优选至少在整体成形步骤的中间阶段之后实施，以减少逆变形成形之后残留应力重新增加的成形。

此外，还可通过增减成形部的长度来降低过渡部102、103的残留应力，也可以通过改变成形部的形状来降低残留应力。例如，还可以在最终成形步骤实施过渡部102、103的逆向弯曲，从而降低在过渡部102、103的残留应力。

图5及图6分别示出通过本发明辊冲压装置制造的产品的最终形状和在过成形辊组中成形的原材料形状的俯视图。

图5及图6的第二个辊组的成形区域长度L2均小于过成形辊组的成形区域长度L3(L2＜L3)。

在图5中，通过第二个辊组后和通过过成形辊组后的过渡部102、103的长度L2b、L3b相同(L2b＝L3b)，对于平坦部101的长度L2a、L3a，由于成形区域变长过成形辊组的平坦部101的长度大(L3a＞L2a)。也就是说，过成形辊组不会改变过渡部102、103的形状，而使平坦部101的长度变长，通过使整体成形区域的长度变长的方式对原材料进行成形，如此过成形的原材料在最终辊组40中重新恢复到目标成形长度L4，且过渡部102、103重新移动，在此过程中产生逆成形。

在图6中，通过第二个辊组后和通过过成形辊组后的平坦部101的长度L3a、L2a相同(L2a＝L3a)，对于过渡部102、103的长度L2b、L3b的长度，由于成形区域变长过成形辊组的过渡部102、103的长度之和大(∑L3a＞∑L2a)。

过成形辊组不会改变平坦部101的形状，而使过渡部102、103的长度变长，通过使整体成形区域的长度变长的方式对原材料进行，如此过成形的原材料在最终辊组40中重新恢复到目标成形长度L4，且过渡部102、103的一部分成为恢复部105、106(参照图4)，在此过程中产生逆成形。

图7的(a)部分示出通过现有辊冲压装置成形的原材料的照片。如图7的(a)部分所示，原材料没有贴在地面，而是呈扭曲状。即，在通过现有辊冲压装置成形原材料的情况下，在多个过渡部中，由于彼此相向的残留应力，导致原材料产生扭曲。

图7的(b)部分示出通过本发明的辊冲压装置成形的原材料的照片。如图7的(b)部分所示，可以确认，通过本发明的辊冲压装置成形的原材料没有扭曲，而是贴在地面。

图8及9示出本发明另一实施例的辊冲压装置。

图8及9的另一实施例包括具有与图3所示的实施例相同的成形部的辊组10、20、40、50，但是辊组10、20、40、50在与每个成形部相反的一面具有避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b，这一点上有些差异。

在本实施例中，避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b具有从辊的圆周向内侧凹陷而成的结构，而且形成在成形部11a、11b、41a、41b、51a、51b的相反侧。

如图9所示，辊组10、20、40、50以随着辊的旋转两个辊的避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b彼此相向的方式配置，在此情况下，通过辊组10、20、40、50的原材料S不会发生任何成形，可以直接通过。避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b形成在辊的外周的特定区域，因此，在辊的旋转中，在特定区段不会进行成形。

在本实施例中，辊组10、20、40、50形成有成形部11a、11b、41a、41b、51a、51b和避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b，因此，在特定区段对原材料S进行成形，而在特定区段可使原材料S直接通过。

尤其，当避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b相向时，辊组10、20、40、50与原材料S不接触，因此，可比成形时更快的移动原材料S。因此，在成形的区段L4、L6(参照图10)之间的间隔变化的情况下，也可以进行成形，而辊组不会有变化。

图10示出根据图8及9的实施例成形的原材料S。在成形的区段L4、L6中，当原材料S的供给速度(m/min)恒定时，成形时的辊组10、20、40、50的转速(rev/min)保持恒定，而在非成形时，特别是在避让部15a、15b、25a、25b、45a、45b、55a、55b相向时，可以将辊组10、20、40、50的转速调节成快或慢，以调节非成形区段L5、L7的长度。也就是说，通过使成形时的原材料的供给速度与辊组的转速之比不同于非成形时的原材料的供给速度与辊组的转速，可以得到具有相同的成形部分且整体长度不同的成形产品。

由此，也可以制造出本实施例的辊压成形部分的长度各式各样的部件。尤其，对于成形的区段恒定且各式各样长度的防撞梁等结构，可利用一个辊冲压装置成形出各式车种的车门防撞梁。

以上，以本发明的实施例为中心进行了说明，但本发明不限于此，可以有多种变化。

Claims (10)

1.一种辊冲压装置，其包括：

辊组，以压迫连续供给的原材料的两面使原材料进入辊组之间的方式相向旋转；以及

成形部，在上述辊组的外部面采用冲压结构，以对上述原材料进行成形，

多个上述辊组沿着原材料的移动方向配置，

上述辊组的各成形部形成为随着原材料的移动依次改变原材料的截面，

原材料最后通过的最终辊组之前的辊组中的至少一个辊组为辊组的成形部的圆周方向的长度大于上述最终辊组的成形部的圆周方向的长度的过成形辊组,

上述过成形辊组及最终辊组的成形部包括：平坦部，沿着宽度方向平坦，沿着圆周方向具有特定长度；以及过渡部，在圆周方向上以上述平坦部为中心位于两侧，

上述过成形辊组的平坦部的圆周方向长度大于或等于上述最终辊组的平坦部的圆周方向长度，以使得在上述最终辊组的成形部中仅在过渡部发生逆成形，

在上述过成形辊组的平坦部的圆周方向长度等于上述最终辊组的平坦部的圆周方向长度的情况下，上述过成形辊组的过渡部的圆周方向长度大于上述最终辊组的过渡部的圆周方向长度。

2.根据权利要求1所述的辊冲压装置，其特征在于：

上述过成形辊组配置在从上述最终辊组起至少三个辊组之内。

3.根据权利要求1或2所述的辊冲压装置，其特征在于：

上述成形部包括：

阴刻，在上述辊组中的一个旋转辊的外部面上两侧开放；以及

阳刻，在剩下的一个旋转辊的外部面上对应于上述阴刻。

4.根据权利要求3所述的辊冲压装置，其特征在于：

上述辊组的成形部随着原材料的移动对原材料的截面依次形成凹凸部或消除凹凸部以实现平坦化。

5.根据权利要求1所述的辊冲压装置，其特征在于：

在上述辊组的外部面与上述成形部不同的位置上形成有使原材料通过的避让部。

6.根据权利要求5所述的辊冲压装置，其特征在于：

上述避让部形成在成形部的相反侧。

7.根据权利要求6所述的辊冲压装置，其特征在于：

上述避让部从辊的外周面向半径方向的内侧凹陷形成。

8.一种辊冲压方法，其包括：

多个成形步骤，对连续供给的原材料通过形成于辊组的外部面的冲压结构进行成形；以及

切割步骤，对所成形的上述原材料进行切割，

通过上述多个成形步骤使上述原材料的一部分从第一形状变成第二形状，

上述多个成形步骤包括：过成形步骤，将原材料的成形部成形为比目标成形部长，以及在上述过成形步骤之后执行的逆变形成形步骤，仅使原材料的成形部的长度方向两端部向与上述原材料从第一形状变成第二形状的变形方向相反的方向变形。

9.根据权利要求8所述的辊冲压方法，其特征在于：

在上述多个成形步骤之后，还包括由形成在辊组上的避让部使原材料直接通过的直接通过步骤，

在上述直接通过步骤之后，再实施多个成形步骤。

10.根据权利要求9所述的辊冲压方法，其特征在于：

原材料的供给速度与辊组的转速之比在上述成形步骤和上述直接通过步骤中互不相同。

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