CN101773953A - 一种生产大宽幅u型槽钢的冷弯成型工艺及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型工艺和生产线。该工艺包括以下步骤：1)同步夹送板料；2)让板料通过若干装辊装置，装辊装置对板料两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角α，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角α逐渐增大，直至90°，使初步成型U型槽钢；3)对初步成型的U型槽钢的侧面进行矫形。该工艺生产可将平板板料相对连续地成型至整体式U型大宽幅槽钢，无须焊接。而采用该工艺的生产线具有槽钢总长不受限制、生产效率高、生产质量稳定、运转平稳、噪音低等优点。

Description

一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型工艺及生产线

技术领域

本发明涉及一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型工艺及生产线。

背景技术

现有的电动单梁起重机的主梁体的截面形状多为U型，以保证主梁体对电动葫芦和被起吊货物具有足够的支撑强度。另外，作为电动单梁起重机主梁体的U型槽钢由于其跨度可达20米，并且需要承受很大的重量，这要求U型槽钢两侧的幅面较宽。如图1所示，幅面较宽的U型槽钢指的是侧面高度H’与底面宽度D’之间的比值较大的U型槽钢，作为单梁起重机主梁体的U型槽钢，上述比值通常为1∶1至3∶1。现有生产宽幅U型槽钢的方法通常有两种：

1)采用3块长条状的板条(根据设计规格，板条长度可为10多米)焊接成U型槽钢。但这种方法生产出来的U型槽钢的强度和精度都会受到焊接质量的直接影响，而且板条的长度很长，一方面焊接质量不容易保证，另一方面，较长的板条的搬运十分不便。

2)采用槽压机弯出长度较短的宽幅U型槽钢(每节长度约为1.5米)，然后将各节U型槽钢焊接起来，直至拼接长度达到设计规格。但这种方法生产效率低，槽钢容易“左右不对称”，各节槽钢之间会因为定位精度误差而引起“拼接不上”等问题。而且生产过程对焊接质量要求高，焊接过程污染严重，搬运时工人劳动强度大。

综上所述，以上两种生产方法均不适用于长度较长的宽幅U型槽钢的生产。

发明内容

本发明提供一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型工艺，该工艺生产出的大宽幅U型槽钢为整体式，直接成型，无须焊接。该工艺包括以下步骤：

1)同步夹送板料；

2)让板料通过若干装辊装置，装辊装置对板料两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角α，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角α逐渐增大，直至90°，使初步成型U型槽钢；

3)对初步成型的U型槽钢的侧面进行矫形。

以下对本发明的工艺进行详细说明：

对于步骤1)：板料一般应该先经过校平、定尺、横剪等的前置处理后，再进入该步骤，而该步骤所述的“同步”，指的是板料被夹送喂料的速度应当与下一步骤中板料的输送速度一致。

对于步骤2)：板料的弯折角α不能由单个装辊装置直接弯折成90°，相邻的两个装辊装置上制出的弯折角α的角度也不能阶跃过大，于是板料在该步骤中，应当经过数量足够多的装辊装置的加工，以满足板料弯折角α从0°向90°转变过程中的成型细分要求，实现“渐进弯折”，避免“过度阶跃弯折”而引起的诸如波浪、起皱、壁体厚度不均等问题。

对于步骤3)：为消除步骤2)的弯折过程引起的U型槽钢侧面形变的问题，应对初步成型后的U型槽钢的侧面进行矫形，以获得形状规整的产品。

通过以上工艺，板料可由平板状相对连续地成型至U型，且为整体式大宽幅槽钢。加工过程可以不受折弯机折弯长度的限制，也无需进行高强度的焊接工序。

本发明还提供一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，采用了以下的技术方案：

一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，包括传动系统，特别地，夹送导向段、成型段和矫形段依次安装连接，并与传动系统进行传动；所述成型段由若干装辊装置排列安装而成；各装辊装置包括机架，在机架上设有上辊模和下辊模；上辊模配合下辊模压制板料两边的弯折角α；按板料的运动方向，在后的装辊装置所能压制的弯折角α比在前的装辊装置的大，直至弯折角α达90°

板料经夹送导向后被送入成型段，在装辊装置的上辊模和下辊模的作用下，板料两边将产生弯折角α，并且弯折角α将被多个装辊装置逐渐加大，直至达90°。此时板料中央的一段宽度形成U型槽钢的底面，板料弯折角α原点以外的一段宽度形成U型槽钢的侧面。通过足够多的装辊装置，被送入的平板板料将被“渐进弯折”成U型槽钢。初步成型的U型槽钢在矫形段对侧面进行矫形后，成为合格产品，可被后续的工序利用。

以上所述的上辊模可由上辊轴以及安装在上辊轴上的轮状辊模构成；而下辊模可由下辊轴以及安装在下辊轴上的圆柱状辊模和圆台状辊模构成；所述圆台状辊模有两个，分别设在圆柱状辊模的两边；轮状辊模同时与圆柱状辊模和圆台状辊模配合，即可压制出一定角度的弯折角α。

所述上辊模可以通过悬挂支架和调节装置安装在机架上；而调节装置可以是分别安装在悬挂支架两边的丝杆副，对上辊模的高低位置进行调整。

所述圆柱状辊模的中央可设有用于调节圆柱状辊模宽度的隔套，通过增减隔套可对应生产底面宽度不同的U型槽钢。另外，下辊轴优选采用双端支撑，其接受传动的一端优选采用两个圆锥滚子轴承，而位于操作侧的一端优选采用两个圆柱滚子轴承，该轴承类型的选用方案可便于更换模具和隔套。

采用上述上辊模和下辊模结构的装辊装置，其压制的板料的弯折角α由圆柱状辊模与圆台状辊模之间的夹角决定，该夹角为装辊装置的模压角β。容易得知，同一装辊装置上模压角β与板料的弯折角α互补。于是，通过减少装辊装置的模压角β，即可使弯折角α增大。

为使板料在压制过程中保持平稳状态，加工过程中应该对板料的两边进行支承。对于模压角β较大的装辊装置，采用母线长度较长的圆台状辊模即可；但对于模压角β较小的装辊装置，此时若仍然采用法线长度较长的圆台状辊模，则由于这样的圆台状辊模的直径很大，而将使得整个生产线的离地高度大大提高，不利于生产线的安装固定。于是可采用以下改进方式：

在部分装辊装置上设置两个辅助辊，分别对应两个圆台状辊模。辅助辊可弥补母线长度较短的圆台状辊模的不足，既对板料提供支承力，也为板料的压制提供一定的预弯力，免除了使用大直径圆台状辊模而引起的生产线离地高度升高的问题，保证装辊装置的压制效果。

在成型段的各装辊装置以前，还可分别安装一对排辊。排辊主要起承托板料和板料导向的作用。在排辊上可以设置平动调节装置和转动调节装置，以使其上的辊体的位置可适应各种规格的板料。

本发明中的矫形段主要针对U型槽钢的侧面和压制出的直角进行矫形加工。其可以由装辊装置、立辊矫形装置和立辊拖动装置构成。矫形段内的装辊装置的模压角β为90°，主要对压制出的直角进行矫形；立辊矫形装置主要对U型槽钢的侧面进行矫形；立辊拖动装置作为拉伸U型槽钢的动力，令U型槽钢可顺利地通过矫形段。

作为自动化生产，可在本生产线的夹送导向段以前依次配置上料装置、开卷装置、导向装置、校平装置、定尺装置和横剪装置。

本发明冷弯成型生产线可更换不同的辊模，以满足各种规格U型槽钢的生产需要，而且生产出的U型槽钢为宽幅整体式，其槽钢总长可以不受限制，且生产效率高、生产质量稳定、运转平稳、噪音低。

附图说明

图1是U型槽钢的规格图；

图2是本发明实施例大宽幅U型槽钢冷弯成型工艺的原理图；

图3是本发明实施例大宽幅U型槽钢冷弯成型生产线正视原理图；

图4是本发明实施例大宽幅U型槽钢冷弯成型生产线俯视原理图；

图5是本发明实施例中第一装辊装置的结构示意图；

图6是本发明实施例中第五装辊装置的结构示意图；

图7是本发明实施例中倾角可调排辊的结构示意图；

图8是本发明实施例中普通排辊的结构示意图；

图9是本发明实施例中第一立辊矫形装置的结构示意图；

图10是本发明实施例中第一立辊拖动装置的结构示意图。

附图标记说明：1-夹送导向段；2-成型段；3-矫形段；4-夹送装置；5-导向装置；6-第一装辊装置；7-第二装辊装置；8-第三装辊装置；9-第四装辊装置；10-第五装辊装置；11-第六装辊装置；12-第七装辊装置；13-第八装辊装置；14-第九装辊装置；15-第十装辊装置；16-第十一装辊装置；17-第十二装辊装置、18-第一立辊矫形装置；19-第二立辊矫形装置；20-第一立辊拖动装置；21-第二立辊拖动装置；22-辅助辊；23-排辊；24-第一传动系统；25-第二传动系统；26-机架；27-上辊模；28-下辊模；29-上辊轴；30-轮状辊模；31-悬挂支架；32-下辊轴；33-圆柱状辊模；34-圆台状辊模；35-隔套；36-倾角可调排辊；37-水平平动丝杆副；38-倾角调整螺丝；39-侧向平动丝杆副；40-辊体；41-定位凸缘；42-普通排辊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

为生产底面宽度D为0.65米、侧面宽度H为0.65米、长度L为20米的U型槽钢，可让宽度为2米、长度为20米的平板板料依次进入9个装辊装置。如图2所示，其中：第一装辊装置使板料的两边产生10°的弯折角α，第二装辊装置使板料上的弯折角α进一步增大至20°，第三装辊装置使板料上的弯折角α进一步增大至30°，如此类推，当板料经过第九个装辊装置后，即初步形成合符设计规格的U型槽钢。对U型槽钢的侧面进行矫形，使其达到设计的平面度要求，则该工序基本完成由平板板料至U型槽钢的加工。

这里要说明的是：理论上，生产底面宽度为0.65米、侧面宽度为0.65米的U型槽钢，所需的平板板料的宽度应该为0.65*3＝1.95米，但由于平板板料有一定的厚度，且U型槽钢的底面与侧面之间为圆角，于是所用的平板板料的实际宽度一般应比理论值稍大一点。

以生产上述规格的U型槽钢为例，可采用由夹送导向段1、成型段2和矫形段3依次安装连接构成的生产线进行，其具体结构如图3、图4所示：

a)夹送导向段1由夹送装置4和导向装置5构成。

b)成型段2由第一装辊装置6、第二装辊装置7、第三装辊装置8、第四装辊装置9、第五装辊装置10、第六装辊装置11、第七装辊装置12、第八装辊装置13和第九装辊装置14以及辅助辊22和排辊23构成。

c)矫形段3由第十装辊装置15、第十一装辊装置16、第十二装辊装置17、第一立辊矫形装置18、第二立辊矫形装置19、第一立辊拖动装置20和第二立辊拖动装置21构成。

d)第一装辊装置6至第五装辊装置10以及夹送装置4分别连接到第一传动系统24；第六装辊装置11至第十二装辊装置17分别连接到第二传动系统25。

如图5所示，第一装辊装置6包括机架26，在机架26上设有上辊模27和下辊模28。上辊模27由上辊轴29以及安装在上辊轴29上的轮状辊模30构成；上辊模27通过悬挂支架31和分别安装在悬挂支架31两边的丝杆副安装在机架26上。下辊模28由下辊轴32以及安装在下辊轴32上的圆柱状辊模33和圆台状辊模34构成；圆柱状辊模33的中央设有用于调节圆柱状辊模33宽度的隔套35；圆台状辊模34有两个，分别设在圆柱状辊模33的两边；轮状辊模30同时与圆柱状辊模33和圆台状辊模34配合，压制出板料的弯折角α。本实施例中，板料的弯折角α由圆柱状辊模33与圆台状辊模34之间的模压角β决定。对于第一装辊装置，其模压角β的大小为170°，则相应地压制出的板料的弯折角α的大小为10°。

第二装辊装置7至第十二装辊装置17的结构与第一装辊装置6的基本相同，它们的区别在于：第二装辊装置7至第十二装辊装置17的模压角β依次为160°、150°、140°、130°、120°、110°、100°、90°、90°、90°、90°，以及由于模压角β的不同而引起的轮状辊模和圆台状辊模形状大小的相应变化。

另外，如图6所示，在第五装辊装置10上还设有两个辅助辊22，分别对应其上的两个圆台状辊模。第六装辊装置11至第八装辊装置13上也分别设有两个辅助辊，但辅助辊的位置根据各装辊装置的模压角β的不同而有所不同。第五装辊装置10至第九装辊装置14为笼式成型段；第一装辊装置6至第四装辊装置9为两辊式成型段。

在第一装辊装置6至第九装辊装置14的各个装辊装置以前，分别设有一对排辊，以对板料进行承托和导向。设置在第一装辊装置6至第三装辊装置8以前的排辊，为倾角可调排辊36，如图7所示，其设有水平平动丝杆副37、倾角调整螺丝38和侧向平动丝杆副39，在其辊体40的一端还设有定位凸缘41。设置在第四装辊装置9至第九装辊装置14以前的排辊，为普通排辊42，如图8所示，其可仅使用水平平动丝杆副，辊体上也可以不设置定位凸缘。

矫形段3内，第十装辊装置15至第十二装辊装置17的结构与第九装辊装置14的相同，第十装辊装置15至第十二装辊装置17的模压角β均为90°，它们主要对压制出的U型槽钢的直角进行矫形。第一立辊矫形装置18和第二立辊矫形装置19采用三辊式立辊矫形装置，如图9所示，它们主要对U型槽钢的两个侧面进行矫形。如图10所示，第一立辊拖动装置20和第二立辊拖动装置21作为拉伸U型槽钢的动力，其作用在于令U型槽钢可顺利地通过矫形段3。

由以上冷弯成型生产线生产的U型槽钢的直线度、两侧面高低差、角度、尺寸等结构尺寸均能很好地保证，适合大规模生产。

Claims (9)

1.一种生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型工艺，包括以下步骤：

1)同步夹送板料；

2)让板料通过若干装辊装置，装辊装置对板料两侧进行弯折，使板料两边产生弯折角α，并且，按板料的运动方向在后的装辊装置令弯折角α逐渐增大，直至90°，使初步成型U型槽钢；

3)对初步成型的U型槽钢的侧面进行矫形。

2.生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，包括传动系统，其特征在于：夹送导向段、成型段和矫形段依次安装连接，并与传动系统进行传动；所述成型段由若干装辊装置排列安装而成；各装辊装置包括机架，在机架上设有上辊模和下辊模；上辊模配合下辊模压制板料两边的弯折角α；按板料的运动方向，在后的装辊装置所能压制的弯折角α比在前的装辊装置的大，直至弯折角α达90°。

3.如权利要求2所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：所述上辊模由上辊轴以及安装在上辊轴上的轮状辊模构成；下辊模由下辊轴以及安装在下辊轴上的圆柱状辊模和圆台状辊模构成；所述圆台状辊模有两个，分别设在圆柱状辊模的两边；轮状辊模同时与圆柱状辊模和圆台状辊模配合，压制出一定角度的弯折角α。

4.如权利要求3所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：所述上辊模通过悬挂支架和调节装置安装在机架上；调节装置是分别安装在悬挂支架两边的丝杆副，对上辊模的高低位置进行调整。

5.如权利要求3所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：所述圆柱状辊模的中央设有用于调节圆柱状辊模宽度的隔套。

6.如权利要求3所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：在部分装辊装置上设有两个辅助辊，分别对应两个圆台状辊模。

7.如权利要求2所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：在成型段的各装辊装置以前，分别安装有一对排辊。

8.如权利要求7所述的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：在排辊上设有平动调节装置和转动调节装置。

9.如权利要求2至8所述之任一的生产大宽幅U型槽钢的冷弯成型生产线，其特征在于：在夹送导向段以前依次配置上料装置、开卷装置、导向装置、校平装置、定尺装置和横剪装置。

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