CN108746272A - 一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，属于机械工程领域。该装置包括上下组合轧辊、工作台、底座以及立置于工作台与底座之间的立柱构成的机架，机架立柱与底座、工作台之间通过螺栓连接，工作台上设有压下或抬升上组合轧辊的液压驱动机构，上下组合轧辊转动连接在机架上，其由轴芯、模具Ⅰ和模具Ⅱ组成的组合轴套、套环及螺母组成：组合轴套通过键装配连接在轴芯上，套环用于径向锁紧组合轴套，螺母与轴芯通过螺纹连接并将套环轴向锁紧。本发明的特殊设计能实现机架内侧更换轴套，而不需要整体移出轧辊或拆卸机架；轴套拆装方便，轴芯可重复使用，轧制不同的曲面件时，只需更换不同规格的轴套即可生产出不同规格的曲面件。

Description

一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置

技术领域

本发明公开了一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，涉及一种用于板类件曲面成形的塑性加工设备，属于机械工程领域。

背景技术

通过轧制方法成形三维曲面件是一种重要的生产三维曲面零件的方法，中国专利授权号 CN102423777B、CN102728706B分别公开了一种曲面轧制方法、连续不均匀压缩成形三维曲面件的方法，这些方法的特点都是依靠旋转的轧辊与板料间的摩擦将板料拖进横向不均匀分布的辊缝，并使板料厚度方向受到不均匀压缩，产生横、纵向弯曲变形，从而成形出三维曲面零件。通过轧制成形三维曲面件的方法成形效率高，成形件的表面质量好，而且理论上板料长度方向的尺寸可以不受限制。

现有的三维曲面件轧制成形装置根据所使用轧辊的特点可大致分为两类：使用柔性辊的成形装置和使用刚性辊的成形装置。

使用柔性辊轧制三维曲面件的成形装置的特点是采用钢丝软轴或小直径轧辊作为成形工具，并增设有调形机构用于调整钢丝软轴或小直径轧辊的形状和位置，如中国专利授权号 CN202343672U公开的用于板材三维曲面成形的曲面轧制装置。这类装置中的成形工具是等直径的，而所谓柔性辊是指成形工具具有一定的“柔性”，可以弯曲，因此能够组成多样化的辊缝形态，从而成形出不同种类的曲面件。为了增大弯辊效果，这类装置中所采用的成形工具的直径都较小，因此其传递的扭矩小；成形工具需要在板料的作用力和调形机构的支撑力共同作用下保持弯曲状态，因此板料需要有一定的强度和硬度以维持这种弯曲状态，而弯曲受力状态下的成形工具所能提供的轧制力较小，因此这种方法只适合冷轧硬度不大且厚度较小的板材。而且，这类装置结构复杂，制造成本高，弯曲受力状态下的成形工具弹性变形大，曲面件的成形精度低。

采用刚性辊轧制曲面件的方法的主要特点是两个不可弯曲且具有特定轮廓曲线的工作辊组成目标曲面件断面形状的辊缝，然后板料通过该辊缝经一道次或多道次轧制，最终成形出曲面件。这种方法生产曲面件周期短，成形效率高；轧辊变形小，成形曲面件的精度高，表面质量好；对板材的温度和厚度要求低；设备简单，制造成本低。但缺点是同一种孔型只能轧制同一类型的曲面件，轧制不同种类的曲面件时，只能整体更换轧辊或通过不同的成形装置来实现，此外轧辊作为这类装置中主要的消耗部件，辊面容易磨损，轧辊的使用寿命较低，这类成形装置难以适应小批量频繁变换产品规格的组织生产。

因此，设计和开发一种制造成本低、结构简单可靠又具有一定灵活性的成形装置用于轧制曲面件十分必要。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提出了一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，包括上下组合轧辊、工作台、底座以及立置于工作台与底座之间的立柱构成的机架，所述机架立柱与所述底座、所述工作台之间通过螺栓连接，所述工作台上设有压下或抬升上组合轧辊的液压驱动机构，所述上下组合轧辊转动连接在机架上，其由轴芯、模具Ⅰ和模具Ⅱ组成的组合轴套、套环及螺母组成：所述组合轴套通过键装配连接在轴芯上，所述套环用于径向锁紧组合轴套，所述螺母与轴芯通过螺纹连接并将套环轴向锁紧。

所述液压驱动机构放置在工作台上，其液压缸采用单活塞杆双作用式缸，所述液压缸中的活塞杆外端与上轧辊轴承座顶部通过螺栓固定连接。

所述的组合轧辊通过轴承轴接在所述的轴承座上，所述轴承座安装在机架立柱内侧，所述轴承座上设有螺栓连接的轴承端盖，所述机架立柱上设有螺栓连接的导向板。

所述轴套是一种组合轴套，由模具Ⅰ和模具Ⅱ组成，模具Ⅰ内表面设计有沿轴向布置的键槽，组合轴套与轴芯之间通过平键装配连接，组合轴套内孔直径等于轴芯中间段外径；组合轴套外表面具有特定的轮廓曲线，其轮廓曲线根据目标曲面件的断面形状确定，其轮廓曲线的轴向长度大于板料的宽度。

所述螺母及套环的最大外径尺寸不大于轴套的最小外径尺寸。

所述成形装置可用于粗轧或精轧机组，单机架或多机架布置，热轧或冷轧曲面件。

本发明的上述方案有益的效果如下：上述方案中实现机架内侧更换轴套，而不需要整体移出轧辊或拆卸机架；轴套拆装方便，轴芯可以循环使用，提高了轴芯的利用率，节省了金属材料；该装置结构简单，易于加工制造，因此制造成本低；组合轧辊轴向和周向固定牢固，结构上又能承受较大的轧制力，稳定可靠；通过更换不同类型的轴套，组合出具有不同类型轮廓的轧辊，便可轧制不同类型的曲面件，适应性广，非常适用于多规格、小批量曲面零件的轧制生产。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为机架中单个立柱的结构示意图

图3为本发明中上组合轧辊压下或抬升的示意图；

图4为本发明中的轧辊、轴承、轴承座及轴承端盖之间的装配示意图；

图5为本发明中上组合轧辊的结构示意图；

图6为组合轧辊中套环的结构示意图,图6(a)为左视图，图6(b)为图6(a)D-D向剖面图；

图7(a)为组合轧辊中轴芯的结构示意图；图7(b)为A-A处剖面图，图7(c)为B-B 处剖面图，图7(d)为C-C处剖面图；

图8为本发明中的外周为凸形轮廓的组合轴套示意图，图8(a)为左视图，图8(b)为E-E向剖面图；

图9为本发明中的外周为凹形轮廓的组合轴套示意图，图9(a)为左视图，图9(b)为F-F向剖面图；

图10为使用本发明的凸形曲面件轧制成形的辊缝示意图；

图11为使用本发明的鞍形曲面件轧制成形的辊缝示意图；

图中，10.底座，11.连接底座的螺栓，20.机架立柱，21.通孔，30.下组合轧辊，40.上组合轧辊，41.轴芯，42.轴芯上螺纹，43.模具Ⅰ，44.套环，45.轴芯上螺母，46.模具Ⅱ，47.轴芯上键槽，48.轴头，49.模具Ⅰ内表面上键槽，50.活塞杆外端，51.连接轴承座的螺栓，52.孔口，60.工作台，61.连接工作台的螺栓，70.轴承端盖，71.连接轴承端盖的螺栓， 72.轴承端盖垫片，80.轴承座，81.滚动轴承，90.导向板，91.连接导向板的螺栓，100.板料。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步详细说明本发明。

本发明提供了一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，包括上组合轧辊40、下组合轧辊30、工作台60、底座10以及立置于工作台60与底座10之间的立柱20构成的机架，图1为本发明的立体结构示意图。图中，上轧辊是一种外周为凸形轮廓的组合式轧辊，下轧辊是一种外周为凹形轮廓的组合式轧辊。需要指出的是：上下组合轧辊的外表面轮廓根据所成形的曲面件的断面形状确定，图1只是说明本发明，而非限制本发明。

图2为机架中单个立柱的结构示意图，为了固定机架，机架立柱20顶部设有螺栓61连接的工作台，机架立柱20底部设有螺栓11连接的底座10。整个机架用8个螺栓11连接在底座10上，用4个螺栓61连接工作台。机架立柱20顶部有一通孔21，可通过活塞杆外端 50，而导向板90通过螺栓91连接于机架立柱20上。

为了实现上组合轧辊40整体的压下或抬升，采用的具体方案是：液压驱动机构(未图示)放置在工作台上，其液压油缸采用单活塞杆双作用式缸，液压缸中的活塞杆外端50与上轧辊轴承座80顶部通过螺栓51固定连接。上组合轧辊40与轴承装配在轴承座80内，通过活塞杆50在高度方向上的双向直线运动实现压下或抬升轴承座80，从而实现上组合轧辊40整体能够在高度方向上压下或抬升，图3为本发明中的上组合轧辊整体压下或抬升的示意图。

图4为本发明中的轧辊、轴承、轴承座及轴承端盖之间的装配示意图，上组合轧辊40 和下组合轧辊30通过轴承81轴接在轴承座80上，轴承座80安装在机架内，轴承座上设有螺栓71连接的轴承端盖70，机架立柱20上设有螺栓91连接的导向板90。而轴承端盖70 可以将轧制过程中出现的轴向力传递到轴承座80上，而轴承座80又将轴向力传递到螺栓连接在机架立柱的导向板90上，因此导向板可以对轴承座起到轴向限位作用，从而防止轧辊在工作时，轴向移动。由于导向板90和轴承座80之间无固定的连接，轴承座80可以整体沿高度方向上移动，可以起到很好的导向作用。

以上组合轧辊40为例，详细说明组合轧辊的结构，图5为本发明中的上组合轧辊的结构示意图，其由轴芯41、模具Ⅰ43和模具Ⅱ46组成的组合轴套、套环44及螺母45组成：组合轴套通过键连接装配在轴芯41上，其轮廓形状由所轧制目标曲面件的断面形状确定。

图6为组合轧辊中套环的结构示意图，套环44用于径向锁紧组合轴套；图7为组合轧辊中轴芯的结构示意图，螺母45与轴芯41通过螺纹42连接并将套环44轴向锁紧，采用双螺母组合能轴向锁紧套环，从而轴向固定组合轴套，这种方法简单可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力。轴芯41中间段上设有一键槽用于连接模具Ⅰ43，并采用梅花轴头43用于传递扭矩。同样，也可采用万向轴头、带键槽的轴头传递扭矩。

组合轧辊中的轴套是一种组合轴套，由模具Ⅰ43和模具Ⅱ44组成，图8为本发明中的外周为凸形轮廓的组合轴套示意图，图9为本发明中的外周为凹形轮廓的组合轴套示意图。模具Ⅰ43和模具Ⅱ46的区别在于，模具Ⅰ43表面设计有沿轴向布置的键槽49。两者组成的组合轴套与轴芯41之间通过平键装配联接，组合轴套内孔直径等于轴芯中间段外径。平键联接方式拆装方便，对中性好，可以传递较大的扭矩。组合轴套外表面具有特定的轮廓曲线，其轮廓曲线根据目标曲面件的断面形状确定，曲面件轧制时，套装在轴芯41上的组合轴套与板料直接接触，因此轴套轮廓曲线的轴向长度应大于板料的宽度，从而避免轴芯上的螺母 45或套环44与板料接触从而影响曲面件的轧制成形。

更组合换轴套时，只需将螺母45向两侧拧松，然后向两侧移出装配在组合轴套上的套环44，拆下组合轴套，更换组合轴套，重新装配上套环44，拧紧螺母45即可，实现机架内侧快速更换轴套。

由于上述轧辊是一种装配组合式轧辊，为了保证目标曲面件的产品质量，组合轧辊的各个组成部分的生产及部件之间的装配需要合适的加工精度及装配精度。

螺母45及套环44两者的外径尺寸不大于组合轴套的最小外径尺寸，避免轧制过程中轴芯上的螺母45或套环44与板料接触从而影响曲面件的轧制成形。

本发明可用于粗轧或精轧机组，单机架或多机架布置，热轧或冷轧曲面件。

图10为使用本发明的凸形曲面件轧制成形的辊缝示意图，这类曲面件的辊缝由凸形组合式轧辊和凹形组合式轧辊两个轧辊构成，辊缝由凸形曲面件的断面形状确定，其特点是轧辊组成的辊缝沿横向弯曲且沿横向不均匀分布，辊缝值中间小，两侧大，板料100经一道次或多道次轧制成形出凸形曲面件。

图11为使用本发明的鞍形曲面件轧制成形的辊缝示意图，同样，这类曲面件的辊缝由凸形组合式轧辊和凹形组合式轧辊两个轧辊构成，其辊缝由鞍形曲面件的断面形状确定，其特点是轧辊组成的辊缝沿横向弯曲且沿横向不均匀分布，辊缝值中间大，两侧小，板料100 经一道次或多道次轧制成形出鞍形曲面件。

同样，需要注意的是，上述凸形与鞍形曲面件的轧制成形实例仅仅是为了说明本发明的具体应用，但本发明的应用并不局限于此。

本发明中的组合轴套实现机架内侧更换轴套，而不需要整体移出轧辊或拆卸机架，拆装方便，轴芯可以循环使用，提高了轴芯的利用率，节省了金属材料；结构简单，易于加工制造，因此制造成本低。采用本发明轧制曲面件时，通过更换不同类型的模具Ⅰ和模具Ⅱ，形成不同的组合轴套，组合出具有不同轮廓形状的轧辊，便可轧制不同类型的曲面件，非常适用于多规格、小批量曲面零件的轧制生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本领域中的普通技术人员能够理解，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，包括上组合轧辊、下组合轧辊、工作台、底座以及立置于工作台与底座之间的立柱构成的机架，所述机架立柱与所述底座、所述工作台之间通过螺栓连接，所述工作台上设有压下或抬升上组合轧辊的液压驱动机构，所述上下组合轧辊转动连接在机架上，其由轴芯、模具Ⅰ和模具Ⅱ组成的组合轴套、套环及螺母组成：所述组合轴套通过键装配连接在轴芯上，所述套环用于径向锁紧组合轴套，所述螺母与轴芯通过螺纹连接并将套环轴向锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，其特征在于，所述液压驱动机构放置在工作台上，其液压缸采用单活塞杆双作用式缸，所述液压缸上的活塞杆与上轧辊轴承座顶部通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，其特征在于，所述的组合轧辊通过轴承轴接在所述的轴承座上，所述轴承座安装在机架立柱内侧，所述轴承座上设有螺栓连接的轴承端盖，所述机架立柱上设有螺栓连接的导向板。

4.根据权利要求1所述的一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，其特征在于，所述轴套是一种组合轴套，由模具Ⅰ和模具Ⅱ组成，模具Ⅰ内表面设计有沿轴向布置的键槽，组合轴套与轴芯之间通过平键装配联接，组合轴套内孔直径等于轴芯中间段外径；组合轴套外表面具有特定的轮廓曲线，其轮廓曲线根据目标曲面件的断面形状确定，其轮廓曲线的轴向长度大于板料的宽度。

5.根据权利要求1所述的一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，其特征在于，所述螺母及套环的最大外径尺寸不大于轴套的最小外径尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种采用组合式轧辊轧制曲面件的成形装置，其特征在于，所述成形装置可用于粗轧或精轧机组，单机架或多机架布置，热轧或冷轧曲面件。