CN110508642B - 一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，包含下料、打磨、刻标识、折弯、校平等工艺过程，制造用板材为薄板，角钢的一侧为圆弧面，且为开齿型，分为内圆弧和外圆弧两种类型，角钢的另一侧为平面，角钢的折弯角度可以是任意角度，两个折边的长度可相等，也可以不相等，角钢的长度是根据产品外形尺寸确定，折弯之后通过弧形样板对其折弯后的开齿式弧形角钢进行校正。本发明满足功能要求和结构强度的前提下，从根本上解决了薄板制造的弧形角钢在制造过程中产生的扭曲现象，产品不再因此类问题而产生报废，很大程度上提高了生产效率，也保证了产品合格率，而且折弯模具通用性强，降低了产品的制造成本。

Description

一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺

技术领域：

本发明涉及一种弧形角钢的生产工艺，主要涉及一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺, 用于制造高性能金属保温层中的一个零件。

背景技术：

核电站及核动力装置各种主设备采用金属保温层已成为设备保温的主要技术发展趋势之一。

高性能金属保温层用于第三代核电站及其它的核动力装置各种主设备（例如：反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主泵等）、管道（主管道、波动管等）、阀门及普通管道等设备的保温。也可用于石油化工等行业高温设备的保温。

高性能金属保温层的外壳（框架结构）是由薄板件组成。其中的开齿式弧形角钢是连接各零件、保持设备结构强度的必要零件。

原有的无开齿的圆弧角钢存在的制造难度大，成品率低，效益差等特点。例如，按原技术工艺，由直线角钢卷圆为圆弧角钢，由于是薄板件，在卷圆过程中产生了不同程度的扭曲，且大部分无法校正，产生了较高的报废率。又例如，使用成型模具压制成型，但是存在压制成型后角钢由于存在内应力而产生变形或扭曲，无法校正而导致报废，并且需现有的模具虽然可满足折弯性能的要求，但由于开齿式弧形角钢的具有不同圆弧半径、不同折弯角度的内圆弧或外圆弧，因此模具需根据不同的规格采用相应的折弯模具，每一型号需要一种折弯模具的通用性差，模具成本高，提高了制造成本，因此需要一种通用性能好的折弯模具结构。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，解决了薄板弧形角钢在制造过程中（折弯或卷圆）产生扭曲、弧形不正确等缺陷且无法返修和使用，最终导致报废的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其具体工艺步骤如下：

（1）、下料

其产品用料的板材为弧形薄板，根据产品外形尺寸，采用专用编程软件编制下料程序，然后传输至数控激光切割机进行整体下料，其主要特征为，其一侧是呈锯齿状，另一侧为钢板平面；

(2) 、打磨

通过打磨机对下料之后的板材进行打磨；

（3）、刻标识

根据需要对其进行刻标识，如不如要刻标识则此步骤省略；

（4）、折弯

通过数控液压折弯机床上的折弯模具对开齿后的板材进行连续折弯，所述折弯模具由多副模具组成的成套模具，其根据产品的不同的折弯角度、不同的圆弧半径、内圆弧或外圆弧制造不同“V”型口的模具，包括有上模和下模，所述上模包括有上模主体，所述上模主体的的上端部设有用于卡装固定的台阶和卡槽，所述上模主体的底端部设有上模头，所述上模头的截面为V形，其V形结构的一侧为平面，另一侧为的向内凹陷或相外凸出的圆弧面，所述V形结构的角度分为四种，所述下模包括有截面为正方形结构的正方形的下模主体，所述下模主体的四个面上分别设有两间隔设置的V形定位槽，其同一平面上的V形定位槽的角度相同，但其V形定位槽两侧面的弧度与其上方的V形上模头的两侧面的弧度对应扣合，当圆弧角钢的半径≤2000时，模具的 “V”型口底部是圆弧型，其圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，模具的 “V”型口底部可以是直线的，模具的 “V”型口角度根据产品来确定；

（5）、校正

通过弧形样板对其折弯后的角钢进行校正，所述弧形样板的两侧均为弧形面，其内侧的弧形面与角钢外凸的弧形面配合用于检测外凸弧度，其外侧的弧形面与角钢内凹的弧形面配合用于检测内凹弧度。

步骤（4）中折弯模具的上模通过台阶和卡槽固定卡装固定在数控折弯机滑块的底端部，所述下模固定安装在数控折弯机底座上，且其在底座上的位置可调，所述下模的底端通过其两侧的可调式顶紧机构夹紧式固定安装在折弯机底座的工作台面上。

所述可调式顶紧定位机构抱有两对应设置的固定支座，所述两固定支座分别通过螺栓固定安装在折弯机底座的工作台面的两侧，所述固定支座上分别设有调整螺纹孔，所述调整螺纹孔分别安装有调整螺栓，所述调整螺栓的外端部安装有调整手轮，所述调整螺栓的另一端分别安装有夹紧块，所述两夹紧块用于夹紧固定下模的两侧面。

所述的上模头的V形结构的底端部为圆弧形，其V形结构的四周角度分别为58°、88°、118°、148°，V形结构的内凹或外凸的圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近。

上述结构的模具适合圆弧半径≤2000mm的角钢折弯，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，可以用 “V”型口底部是直线的普通模具折弯。

所述的圆弧半径≤2000mm，其半径从200mm呈递增式结构设置，共分为十七种尺寸，分别为200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000，单位为mm。

所述的上模或下模的长度根据角钢的齿距确定，模具长度应为角钢的开齿间距的整数倍，一般取2～4倍为宜。

所述的下模根据上模的四种V形角度设置对应角度的V形定位槽，其一个V形定位槽的侧面为内凹面，另一个V形定位槽的侧面为外凸面。

所述的两V形定位槽之间分别设有安装孔，所述安装孔用于固定安装于控制折弯尺寸的弧形挡块。

所述的弧形挡块为弧形结构，其靠近内凹圆弧所在侧的V形定位槽，且与内凹圆弧过相配合。

本发明中：包含下料、打磨、刻标识（如果需要）、折弯、校平等工艺过程，其板材产品采用的板厚度为0.5mm～1.5mm，其加工出的产品一侧是圆弧形（内圆弧或外圆弧），呈锯齿状，其目的是消除折弯内应力，防止零件折弯后产生扭曲变形。齿形可以是等腰梯形或矩形，由连续的等间距的齿组成，另一侧为普通的钢板平面。

加工过程中所采用的设备有：数控激光切割机、打磨机、刻字机（需要刻标识时使用）、数控液压折弯机床，采用数控机床可以提高产品工艺稳定性，保证产品质量，提高生产效率；由于零件的板厚较薄，形状较复杂，为了减少下料变形，保证产品质量、提高生产效率，下料时应使用数控激光切割机。

在折弯时采用上述专用的折弯模具，此套折弯模具包含多副模具，根据需要，这些模具可折弯不同弧度的圆弧角钢，可以折弯内圆弧角钢和外圆弧角钢，这些模具截面（“V”型口）可以有不同的角度，具体角度根据产品确定，角钢的齿距应是等间距的，便于折弯，模具长度应为角钢的开齿间距的整数倍，一般取2～4倍为宜。

根据实际试验的结果，当圆弧角钢的半径≤2000mm时，模具的 “V”型口底部不能是直线，而是圆弧型，其圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，模具的 “V”型口底部可以是直线的。

作为本发明进一步的方案，两个折边的长度可相等，也可以不相等，一般为10mm～20mm。

折弯后的角钢有微小的变形，有少量零件折弯后需要校正，其通过弧形样板进行校正，样板的弧形应与角钢圆弧开齿面的弧形一致，确保弧形角钢的弧形满足要求。

本发明的优点是：

1.满足功能要求和结构强度的前提下，从根本上解决了薄板制造的弧形角钢在制造过程中产生的扭曲现象，产品不再因此类问题而产生报废。

2.使用了数控激光切割机和数控液压折弯机，很大程度上提高了生产效率，也保证了产品合格率。

3.使用成套模具，降低了模具使用成本，进而降低了产品的制造成本。

附图说明：

图1为使用本发明制造的内圆弧式开齿式弧形角钢示意图。

图2为使用本发明制造的外圆弧式开齿式弧形角钢示意图

图3为齿式弧形板材的结构示意图。

图4为本发明使用的折弯模具的示意图。

图5为折弯模具的主视图。

图6为本发明使用的校正用圆弧样板示列图。

图7为可调式顶紧定位机构的结构示意图。

上述附图中：1-内圆弧式开齿式弧形角钢、2-外圆弧式开齿式弧形角钢、3-齿式弧形板材、4-上模、5-下模、4-1-上模主体、4-2-台阶、4-3-卡槽、4-4-上模头、5-1-下模主体、5-2- V形定位槽、6-弧形挡块、7-螺栓、8-弧形样板、9-固定支座、10-调整螺纹孔、11-调整螺栓、12-调整手轮；

具体实施方式：

参见附图。

一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其具体工艺步骤如下：

（1）、下料

其产品用料的板材为弧形薄板，其长度是根据产品外形尺寸确定，然后通过数控激光切割机对其一侧进行依次连续进行开齿呈锯齿状，另一侧为钢板平面；

(2) 、打磨

通过打磨机对下料之后的板材进行打磨；

（3）、刻标识

根据需要对其进行刻标识，如不如要刻标识则此步骤省略；

（4）、折弯

通过数控液压折弯机床上的折弯模具对开齿后的板材进行连续折弯，所述折弯模具由多副模具组成的成套模具，其根据产品的不同的折弯角度、不同的圆弧半径、内圆弧或外圆弧制造不同“V”型口的模具，包括有上模4和下模5，所述上模4包括有上模主体4-1，所述上模主体4-1的的上端部设有用于卡装固定的台阶4-2和卡槽4-3，所述上模主体4-1的底端部设有上模头4-4，所述上模头4-4的截面为V形，其V形结构的一侧为平面，另一侧为的向内凹陷或相外凸出的圆弧面，所述V形结构的角度分为四种，所述下模5包括有截面为正方形结构的正方形的下模主体5-1，所述下模主体5-1的四个面上分别设有两间隔设置的V形定位槽5-2，其同一平面上的V形定位槽的角度相同，但其V形定位槽两侧面的弧度与其上方的V形上模头的两侧面的弧度对应扣合，当圆弧角钢的半径≤2000mm时，模具的 “V”型口底部是圆弧型，其圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，模具的 “V”型口底部可以是直线的，模具的 “V”型口角度根据产品来确定；

（5）、校正

通过弧形样板8对其折弯后的开齿式弧形角钢进行校正，所述弧形样板8的两侧均为弧形面，其内侧的弧形面与角钢外凸的弧形面配合用于检测外凸弧度，其外侧的弧形面与角钢内凹的弧形面配合用于检测内凹弧度。

步骤（4）中折弯模具的上模通过台阶和卡槽固定卡装固定在数控折弯机滑块的底端部，所述下模固定安装在数控折弯机底座上，且其在底座上的位置可调，所述下模的底端通过其两侧的可调式顶紧机构夹紧式固定安装在折弯机底座的工作台面上。

所述可调式顶紧定位机构抱有两对应设置的固定支座9，所述两固定支座9分别通过螺栓固定安装在折弯机底座的工作台面的两侧，所述固定支座上分别设有调整螺纹孔10，所述调整螺纹孔10分别安装有调整螺栓11，所述调整螺栓的外端部安装有调整手轮12，所述调整螺栓11的另一端分别安装有夹紧块13，所述两夹紧块13用于夹紧固定下模的两侧面。

所述的上模头的V形结构的底端部为圆弧形，其V形结构的四周角度分别为58°、88°、118°、148°，V形结构的内凹或外凸的圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近。

上述结构的模具适合圆弧半径≤2000mm的角钢折弯，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，可以用 “V”型口底部是直线的普通模具折弯。

所述的圆弧半径≤2000mm，其半径从200mm呈递增式结构设置，共分为十七种尺寸，分别为200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000，单位为mm。

所述的上模或下模的长度根据角钢的齿距确定，模具长度应为角钢的开齿间距的整数倍，一般取2～4倍为宜。

所述的下模根据上模的四种V形角度设置对应角度的V形定位槽，其一个V形定位槽的侧面为内凹面，另一个V形定位槽的侧面为外凸面。

所述的两V形定位槽5-2之间分别设有安装孔，所述安装孔通过螺栓7用于固定安装于控制折弯尺寸的弧形挡块6。

所述的弧形挡块6为弧形结构，其靠近内凹圆弧所在侧的V形定位槽，且与内凹圆弧相配合。

图1、图2是使用本发明制造的两种开齿式弧形角钢，分为内圆弧式开齿式弧形角钢1和外圆弧式开齿式弧形角钢2。圆弧面开齿的目的是消除折弯内应力，防止零件折弯后产生扭曲变形。齿形可以是等腰梯形或矩形，由连续的等间距的齿组成，另一侧为普通的钢板平面。折弯角度可以是任意的，但是一般的折弯角度为90°。两个折边的长度可相等，也可以不相等，一般为10mm～20mm。

本发明技术采用0.5mm～1.5mm钢板下料，使用的设备为数控激光切割机。下料后的零件切割边会有毛刺翻边，需要进行打磨处理。然后采用激光刻字机刻标识，再进入折弯工序。在折弯时使用的设备为数控液压折弯机。

图3是使用本发明技术时板材下料示例。采用数控激光切割机下料后的开齿式弧形板材3。

图4、图5是本发明使用的成套模具部分节选示例。这套模具由多个类似的模具组成。可覆盖内外圆弧、不同圆弧半径、不同折弯角度的产品的折弯，使用本发明折弯时采用的折弯模具示例，上下模具的“V”型口的底部呈圆弧状。模具的长度为产品齿间距的2倍。

图6为折弯后需要微小校正时，采用的弧度样板示例。其弧形分为外圆弧和内圆弧，分别和产品的圆弧一致。

以上结合具体实施示例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其具体工艺步骤如下：

(1)、下料

其产品用料的板材为弧形薄板，根据产品外形尺寸，采用专用编程软件编制下料程序，然后传输至数控激光切割机进行整体下料，其主要特征为，其一侧是呈锯齿状，另一侧为钢板平面；

(2) 、打磨

通过打磨机对下料之后的板材进行打磨；

（3）、刻标识

根据需要对其进行刻标识，如不需要刻标识则此步骤省略；

（4）、折弯

通过数控液压折弯机床上的折弯模具对开齿后的板材进行连续折弯，所述折弯模具为多副模具组成的成套模具，其根据产品的不同的折弯角度、不同的圆弧半径、内圆弧或外圆弧制造不同“V”型口的模具，包括有上模和下模，所述上模包括有上模主体，所述上模主体的上端部设有用于卡装固定的台阶和卡槽，所述上模主体的底端部设有上模头，所述上模头的截面为V形，其V形结构的一侧为平面，另一侧为向内凹陷或向外凸出的圆弧面，所述V形结构的角度分为四种，所述下模包括有截面为正方形结构的正方形的下模主体，所述下模主体的四个面上分别设有两间隔设置的V形定位槽，其同一平面上的V形定位槽的角度相同，但其V形定位槽两侧面的弧度与其上方的V形上模头的两侧面的弧度对应扣合，当圆弧角钢的半径≤2000mm时，模具的 “V”型口底部是圆弧型，其圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，模具的 “V”型口底部是直线的，模具的 “V”型口角度根据产品来确定；

（5）、校正

通过弧形样板对其折弯后的角钢进行校正，所述弧形样板的两侧均为弧形面，其内侧的弧形面与角钢外凸的弧形面配合用于检测外凸弧度，其外侧的弧形面与角钢内凹的弧形面配合用于检测内凹弧度。

2.根据权利要求1所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：步骤（4）中折弯模具的上模通过台阶和卡槽固定卡装固定在数控折弯机滑块的底端部，所述下模固定安装在数控折弯机底座上，且其在底座上的位置可调，所述下模的底端通过其两侧的可调式顶紧定位机构夹紧式固定安装在折弯机底座的工作台面上。

3.根据权利要求2所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：

所述可调式顶紧定位机构包括有两对应设置的固定支座，两所述固定支座分别通过螺栓固定安装在折弯机底座的工作台面的两侧，所述固定支座上分别设有调整螺纹孔，所述调整螺纹孔分别安装有调整螺栓，所述调整螺栓的外端部安装有调整手轮，所述调整螺栓的另一端分别安装有夹紧块，两所述夹紧块用于夹紧固定下模的两侧面。

4.根据权利要求1所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：所述的上模头的V形结构的底端部为圆弧形，其V形结构的四周角度分别为58°、88°、118°、148°，V形结构的内凹或外凸的圆弧半径与每副模具折弯的零件的半径相等或相近。

5.根据权利要求4所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：

上述结构的模具适合圆弧半径≤2000mm的角钢折弯，当圆弧角钢的半径＞2000mm时，用 “V”型口底部是直线的普通模具折弯。

6.根据权利要求5所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：

所述的圆弧半径≤2000mm，其半径从200mm呈递增式结构设置，共分为十七种尺寸，分别为200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000，单位为mm。

7.根据权利要求1所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：

所述的上模或下模的长度根据角钢的齿距确定，模具长度应为角钢的开齿间距的整数倍，取2～4倍。

8.根据权利要求1所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：所述的下模根据上模的四种V形角度设置对应角度的V形定位槽，其一个V形定位槽的侧面为内凹面，另一个V形定位槽的侧面为外凸面。

9.根据权利要求8所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：两所述的V形定位槽之间分别设有安装孔，所述安装孔用于固定安装控制折弯尺寸的弧形挡块。

10.根据权利要求9所述的使用薄板制造开齿式弧形角钢的生产工艺，其特征在于：所述的弧形挡块为弧形结构，其靠近内凹圆弧所在侧的V形定位槽，且与内凹圆弧相配合。

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