CN114160627A - 复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法，所述装置包括上辊机构、斜插辊机构；所述上辊安装在上辊轮轴上，所述上辊轮轴的两端通过轴承、上辊轴承座安装在机架上，并通过机架中的升降块与升降螺杆相连接，通过升降螺杆实现上下移动；所述斜插辊倾斜设置，通过转轴与斜插辊支撑机构实现可转动式连接并与上辊轴向之间呈85.5～91.5°的夹角；上辊与斜插辊之间设有可供工件通过的间隙；根据辊弯成型产品截面角度的大小来调控斜插辊与上辊的夹角，使该角度的成型方式由空弯改为实弯。本发明装置及使用方法，解决了因使用下辊无法精密成形而带来的回弹大且难以控制的瓶颈难题，使因复杂截面特定角度回弹导致的产品质量问题得到大幅改善。

Description

复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及辊弯成型技术领域，特别涉及复杂截面薄壁构件辊弯成型回弹控制方法及斜插辊装置，尤其是高强钢和超高强钢等材料。

背景技术

复杂截面薄壁构件辊弯产品由于其截面结构合理、品种规格繁多、几何尺寸精确以及现代社会对材料轻量化、截面形状合理化和功能化的使用要求，逐渐应用在人们日常生活的各个领域。随着轻量化概念的提出和广泛应用，高强钢和超高强钢复杂截面薄壁构件辊弯产品在汽车、航天、建筑等工业领域的应用急剧增加，使得用户对辊弯成型产品的要求日趋严苛。与普通钢种辊弯产品相比，高强钢/超高强钢复杂截面薄壁构件辊弯成型产品由于其强度高、塑性差，更易出现回弹大且难以控制的问题，严重制约着辊弯成型技术的发展和超高强钢辊弯型钢的广泛应用。因此，超高强钢连续辊弯成型回弹控制是当今辊弯领域的重要挑战之一。

在如今技术中，辊弯成型的过程，往往需要上辊和下辊共同作用实现产品的辊压成型，当产品形状复杂、结构紧凑时，成型空间不足导致舍弃上辊或下辊的辊压作用，虽能使得成型继续，但产品质量受到较大影响。尤其对于闭口型材或者具有超90°角度的截面，在成型后期，产品结构逐渐紧凑，空间有限导致下辊压不到变形角内侧，出现空弯现象；而超高强钢强度大、延伸率低、成型性能差，仅采用上辊也很难将钢材辊压到合适角度，成形不充分，最终复杂截面薄壁构件成型产品辊弯不到位，在卸载后，会产生较大回弹且很难控制，甚至对于封闭截面而言回弹产生的应力对其他角产生影响，导致开裂等问题，影响产品质量。

现有解决的回弹问题的技术方案有以下几种：

第一种，长期以来，辊弯行业常使用矫直辊来解决回弹问题。高强钢、超高强钢复杂截面薄壁构件辊弯成型产品回弹较大，因此很难使用一对矫直辊来控制回弹，而不同截面的型钢就要设计不同的矫直土耳其头，并不能有效控制回弹，无法保证产品质量。且离线测量回弹的手段，不能及时调整矫直辊的位置和角度，操作麻烦，适应性差。

第二种，在线补偿闭环矫直系统，即矫直辊的柔性调整，具体措施为辊弯成型最后一机架之后设置两个激光传感器实时测量截面轮廓，实时计算回弹角，并在传感器后设置角度调整系统，利用环形导轨、连杆等调整矫直机架的位置和角度进行回弹补偿。该方法虽然适应性较强，操作自动化，但成本较高，仅仅依靠矫直辊的矫直作用并不能很好地解决超高强钢的回弹问题，难以保证正常生产。

第三种，在工艺上，也常采用拉弯法或补偿法等来进行回弹控制。拉弯法是通过改变板料内部的应力状态来抵消最后的回弹，通常生产中会采用减小模具间隙的方法，但这种方法会带来擦伤问题。补偿法为过弯补偿或综合补偿，其原理是根据理论计算或数值模拟计算出回弹角的大小，在最终成型前进行补偿措施，从而减小弹复控制回弹。但这种措施需要在调试阶段反复尝试，依据产品的回弹情况修正轧辊，但由于几何截面和材料的不同回弹规律也存在差异，这种经验补偿法很难保证补偿后的修正精度，不能很好地解决复杂截面超高强钢薄壁构件的辊弯成型回弹大问题，难以达到高质量产品的稳定生产要求。尤其是对于复杂截面超高强钢薄壁构件而言，仅仅采用辊弯成型后控制回弹的措施，难以有效控制回弹，提高产品质量。

发明内容

本发明实施例提供了复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法，实现了复杂截面薄壁构件辊弯成型产品在成型过程中复杂成型角由空弯变为实弯的精准成形目标，从而解决了因使用下辊无法精密成形而带来的回弹大且难以控制的瓶颈难题，使得因复杂截面特定角度回弹导致的产品质量问题得到大幅改善。

为解决上述发明目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，包括上辊机构和斜插辊机构；其中所述上辊机构包括上辊和上辊轮轴，可实现上下移动；所述斜插辊机构包括斜插辊和斜插辊支撑机构，并进行可转动式连接。

示例性的，所述上辊安装在所述上辊轮轴上，所述上辊轮轴的两端通过轴承和上辊轴承座安装在机架上，并可通过升降机构进行上下移动；所述升降机构包括升降块和升降螺杆，所述升降块与所述升降螺杆相连接，并通过所述升降螺杆的上下移动带动上辊轮轴上下移动。

示例性的，所述斜插辊倾斜设置，通过转轴与所述斜插辊支撑机构实现可转动式连接，与所述上辊轴向之间呈85.5～91.5°的夹角，可以根据辊弯成型产品成型角进行调整。

示例性的，所述方法利用如权利要求1～3任一项所述复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，所述斜插辊装置安装在两个成型机架之间，与前后两个成型机架不存在干涉。

示例性的，其特征在于，所述斜插辊与所述斜插辊支撑机构之间采用可拆卸式活动连接，并可根据要求控制回弹的成型角的尺寸形状进行调整使用；所述上辊与所述斜插辊之间设有可供工件通过的间隙，并可根据工件进行间隙的调整。

上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

上述方案，实现了复杂截面辊弯成型产品在成型过程中复杂成型角由空弯变为实弯的目标，解决了使用传统上下辊无法精密成型的难题，使复杂截面的成型角变形更加充分，有效减小弹复作用，从而控制复杂截面特定角度的回弹问题，使产品质量得到大幅提高，为稳定批量实现超高强钢复杂截面冷弯型钢的高精度辊弯成型提供了新方法，并实现了该装置在复杂截面超高强钢辊弯成型回弹控制领域的工业生产及应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的结构示意图；

图2为本发明复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的左视图；

图3为本发明复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的斜插辊支撑机构结构示意图；

图4为本发明复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的具体实施例提供的复杂截面超高强钢辊弯成型产品使用该装置前后回弹对比示意图。

其中附图标记说明如下：

1、手轮；2、升降螺杆；3、机架；4、上辊轮轴；5、上辊；6、产品件；7、斜插辊；8、斜插辊支撑板；9、底座；10、紧固螺钉；11、升降螺母；12升降块；13、上辊轴承座；14、转轴；15、斜插辊轴承盖；16、锁紧螺母。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要说明的是，本发明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”“前”“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明针对如今市场上高强钢、超高强钢复杂截面薄壁构件辊弯成型产品由于其强度高、塑性差，导致更易出现回弹大且难以控制、易出现空弯现象等问题提供了一种可以使复杂截面辊弯成型产品在成型过程中复杂成型角由空弯变为实弯，且能使产品精密成形，同时又可控制复杂截面特定角度的回弹问题，使产品质量得到大幅提高的复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，包括上辊机构和斜插辊机构，所述上辊机构包括上辊5和上辊轮轴4，可实现上下移动；所述斜插辊机构包括斜插辊7和斜插辊支撑机构，并进行可转动式连接；对称设置的机架3通过紧固螺钉10固定在底座9的两侧，所述上辊5与所述上辊轮轴4连接，所述上辊轮轴4的两端通过上辊轴承座13安装在所述机架3上；

在所述机架3上设置升降块12，所述升降块12与升降螺杆2相连；所述机架3顶部设有升降螺母11，所述升降螺母11与所述升降螺杆2旋合，所述升降螺杆2与所述机架3螺纹连接且上方设置有手轮1，所述升降块12通过所述升降螺杆2与所述手轮1相连，所述升降块12将所述上辊轮轴4与所述升降螺杆2相连接，转动所述手轮1可以实现所述升降块12的上下移动，从而使上辊轮轴4也随之上下移动继而调整所述上辊5与所述斜插辊7的相对位置。

所述斜插辊机构包括斜插辊7、斜插辊支撑板8、转轴14和斜插辊轴承盖15；所述斜插辊7倾斜设置，通过转轴14与斜插辊支撑机构实现可转动式连接，并与上辊轴向之间呈85.5～91.5°的夹角，所述斜插辊7与所述斜插辊支撑机构可根据要求控制回弹的成型角的尺寸形状进行调整使用；所述斜插辊机构的转轴14通过斜插辊轴承盖15和锁紧螺母16等与斜插辊支撑板8固定，所述斜插辊支撑板8由两块平行的双侧支撑板构成且与水平面形成85.5～91.5°的夹角，在支撑板弱侧均设由三片加强筋，以提高承载能力。

所述上辊5与所述斜插辊7之间设有可供工件通过的间隙即辊缝，板带在成形时受到上辊5和斜插辊的7成形力，使板带充分成形，实现了其成形方式由空弯到实弯的转变，从而从根本上控制回弹，大幅改善产品质量问题。

本发明实施例提供了复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的使用方法，所述斜插辊装置安装在两个成型机架3之间，与前后两个成型机架不存在干涉，可以充分发挥成形作用；所述方法还包括以下步骤：

第一步，根据所述辊弯成型产品成型角截面角度的大小来调控所述斜插辊7与所述上辊5之间的夹角；

第二步，根据所述辊弯成型产品截面调整所述斜插辊7和所述上辊5的间隙(即辊缝)，使斜插辊7和上辊5共同参与辊弯成型产品成型角的变形，使其成形方式由空弯变为实弯，控制回弹。

本发明实施例是一种可调式斜插辊装置，通过本斜插辊装置，实现了闭口型材或者具有超90°角度截面的成型角由空弯到实弯的转变，保证了其变形充分，从根本上减小回弹，明显改善了辊弯成型产品的质量，为稳定批量实现超高强钢复杂截面冷弯型钢的高精度辊弯成型提供了新方法，并实现了该装置在复杂截面超高强钢辊弯成型回弹控制领域的工业生产及应用。

本发明的复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置及其使用方法的工作过程如下：

实施例1：

如图4所示，针对某防撞梁产品，所用材料为超高强钢M1700。由于该成型截面过于复杂，在成型后期，成型角α仅依靠上下辊装置无法进行充分变形，且超高强钢材料的高强度和低塑性性能，导致该成型角会产生较大回弹，且在后续补偿措施无法有效解决该问题，影响产品质量；甚至对于该封闭截面而言，焊接后，由于回弹过大，对焊接角β产生过大拉力导致焊接角β的开裂，严重影响产品使用。

对于这种情况，设计并使用本发明的斜插辊装置：

S1：根据所述辊弯成型产品截面成型角角度的大小来调控所述斜插辊与所述上辊的夹角；

S2：根据所述辊弯成型产品截面调整所述斜插辊和上辊的间隙(即辊缝)，使斜插辊和上辊共同参与辊弯成型产品成型角的变形，使其成形方式由空弯变为实弯，成型角α最终角度由83°控制到88°，回弹角减小了5°。

斜插辊装置对该成型角α充分成形，将成型方式由空弯变为实弯，减小弹复作用，有效控制回弹，从而从根本上解决成型角α回弹过大、焊接角β开裂等质量缺陷问题，提高产品合格率和质量。

实施例说明本发明中的斜插辊装置可以从成形角度有效控制闭口型钢的回弹，并达到了超高强钢汽车防撞梁的工业大生产要求。

有以下几点需要说明：

(1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，其特征在于，包括上辊机构和斜插辊机构；其中所述上辊机构包括上辊和上辊轮轴，可实现上下移动；所述斜插辊机构包括斜插辊和斜插辊支撑机构，并进行可转动式连接。

2.根据权利要求1所述的复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，其特征在于，所述上辊安装在所述上辊轮轴上，所述上辊轮轴的两端通过轴承和上辊轴承座安装在机架上，并可通过升降机构进行上下移动；所述升降机构包括升降块和升降螺杆，所述升降块与所述升降螺杆相连接，并通过所述升降螺杆的上下移动带动上辊轮轴上下移动。

3.根据权利要求1所述的复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，其特征在于，所述斜插辊倾斜设置，通过转轴与所述斜插辊支撑机构实现可转动式连接，与所述上辊轴向之间呈85.5～91.5°的夹角，可以根据辊弯成型产品成型角进行调整。

4.复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的使用方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1～3任一项所述复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置，所述斜插辊装置安装在两个成型机架之间，与前后两个成型机架不存在干涉。

5.根据权利要求4所述的复杂截面薄壁构件辊弯成型斜插辊装置的使用方法，其特征在于，所述斜插辊与所述斜插辊支撑机构之间采用可拆卸式活动连接，并可根据要求控制回弹的成型角的尺寸形状进行调整使用；所述上辊与所述斜插辊之间设有可供工件通过的间隙，并可根据工件进行间隙的调整。

Images