CN114570769A - 一种三维曲面轧机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三维曲面轧机,包括左右立柱、上横梁、下横梁、上辊和下辊,上辊的两端连接有压下机构,压下机构用于调整下辊和上辊之间的总间隙;上辊和下辊的轴向母线为弧线;下辊的下方和/或上辊的上方连接有若干组微调机构,若干组微调机构用于调节下辊和上辊之间的局部间隙。本发明通过调整压下机构调整下辊和上辊之间的总间隙,并通过调整不同位置的微调机构控制局部间隙,形成下辊和上辊之间不同位置处板材的非均匀压下量,产生在轧制方向和垂直于轧制方向的双向弯曲效果,进而得到三维曲面件。
Description
技术领域
本发明涉及轧机技术,用于三维曲面件的轧制成形,属于机械工程领域。
背景技术
不同形状、不同尺寸的三维曲面制品在轮船、舰艇、飞机、航天器、车辆、大型容器以及建筑装饰、雕塑等制造领域的应用比比皆是。三维曲面类零件通常是由平板料成形出来的,其传统的成形方法主要是模具成形与手工成形。模具成形主要用于大批量生产,这种方法成形一种零件需要一套或多套模具。其加工精度高,但模具制造的成本很高、调试周期长。所加工的零件尺寸越大,这些问题越突出。由于模具费用昂贵,小批量、大尺寸或单件生产的曲面件只能采用手工成形方法,如在造船行业,每一块船体外板形状各不相同,都是单件生产,因此,广泛采用的是基于手工方式的线加热成形方法。手工成形方法对工人的操作技巧要求高,且严重依赖辅助成形工具,因而手工成形方法加工质量差、生产效率低,而且劳动强度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种三维曲面轧机,以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种三维曲面轧机,包括左右分别设置的立柱、上横梁和下横梁,所述立柱上安装有下辊,所述下辊的上方对应设置有上辊,所述上辊的两端连接有压下机构,所述压下机构和立柱连接,所述压下机构用于调整所述下辊和上辊之间的总间隙;所述上辊和下辊的轴向母线为弧线;所述下辊的下方和/或所述上辊的上方连接有若干组微调机构,所述微调机构用于调节所述下辊和上辊之间的局部间隙。
优选的,所述上辊、下辊的轴向母线为圆弧线、抛物线、双曲线、人为设计的函数曲线或其它曲线中的一种或两种。
优选的,当所述上辊为凸辊时,所述下辊为凹辊;当所述上辊为凹辊时,所述下辊为凸辊。
优选的,所述上辊、下辊的材质为合金钢、工具钢、铸钢、硬质合金或碳纤维复合材料中的一种或两种。
优选的,所述上辊、下辊的表面为镜面、具有花纹、具有图案、具有规则凹槽或者具有规则凸起面中的一种或两种。
优选的,所述上辊、下辊为实心结构、空心结构或者局部空心结构中的一种或两种。
优选的,所述微调机构包括与上横梁或下横梁固定连接的驱动部以及连接在所述驱动部端部的接触部,所述驱动部驱动接触部与上辊或下辊接触。
优选的,所述接触部为滑动轴承或滚针轴承中的一种。
优选的,所述上辊和下辊分别通过驱动机构驱动,所述驱动机构的动力源为电机或减速电机,所述电机为伺服电机、步进电机或调速电机中的一种,所述上辊和下辊的转速可以相同也可以不同;所述上辊和下辊的驱动机构设置在轧机的不同侧。
本发明公开了以下技术效果:本发明公开的下辊和上辊表面为弧形面,通过调整压下机构调整下辊和上辊之间的总间隙,并通过调整不同位置的微调机构控制局部间隙,改变下辊和上辊之间间隙分布,形成下辊和上辊之间不同位置处板材的非均匀压下量,产生在轧制方向(纵向)和垂直于轧制方向(横向)的双向弯曲效果,进而得到三维曲面件。本发明采用三维曲面轧机柔性轧制曲面件,通过改变轧辊的压下量,可快速调整成形件横向和纵向曲率,只用一台轧机可以加工出不同曲率的三维曲面件,能够实现三维曲面成形的柔性化、数字化、自动化及智能化,具有制造成本低、加工效率高、可连续生产、易于实现控制等特点,适用于曲面产品个性化及生产周期短的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍,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为本发明三维曲面轧机结构示意图;
图2为本发明轧制前上辊、下辊与板材的相对位置示意图;
图3为本发明轧制过程中上辊、下辊与板材的相对位置示意图;
图4为本发明轧制结束时上辊、下辊与板材的相对位置示意图。
其中,1为立柱,2为下辊,3为板材,4为上辊,5为上横梁,6为微调机构的驱动部,7为压下机构,8为驱动机构,9为微调机构的接触部,10为下横梁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-4,本发明公开了一种三维曲面轧机,包括左右分别设置的立柱1、上横梁5和下横梁10,立柱1上安装有下辊2,下辊2的上方对应设置有上辊4,上辊4的两端连接有压下机构7,压下机构7和立柱1连接,压下机构7用于调整下辊2和上辊4之间的总间隙;上辊4和下辊2的轴向母线为弧线;下辊2的下方和/或上辊4的上方连接有若干组微调机构,微调机构用于调节下辊2和上辊4之间的局部间隙。
当上辊4为凸辊时,下辊2为凹辊;当上辊4为凹辊时,下辊2为凸辊,根据需要确定上辊4和下辊2的轧辊形态。上辊4和下辊2分别通过驱动机构8驱动,驱动机构8的动力源为电机或减速电机,电机为伺服电机、步进电机或调速电机中的一种,上辊4和下辊2的转速可以相同也可以不同;上辊4和下辊2的驱动机构8设置在轧机的不同侧根据实际的轧制需求进行调整。
微调机构包括与上横梁5或下横梁10固定连接的驱动部6以及连接在驱动部6端部的接触部9,驱动部6驱动接触部9与上辊4或下辊2接触;驱动部6通过伺服电机、伺服液压缸或手工进行驱动,驱动方式为现有技术,故不在此赘述。接触部9为滑动轴承或滚针轴承中的一种,安装时轴承的中部连接有连接轴,连接轴的两端分别与驱动部固定连接,从而保证接触部9可以跟随上辊4或者下辊2同步转动,减小两者之间的摩擦力。左右立柱1的上下分别固定连接有上横梁5和下横梁10,上辊4和下辊2设置在上横梁5和下横梁10之间,微调机构的驱动部6与其同侧的上横梁5或下横梁10固定连接,通过伺服电机、伺服液压缸或手工驱动微调机构的驱动部6工作,在驱动部6的作用下接触部9与其相邻的上辊4或下辊2接触,从而对其进行挤压,使其产生局部微调。
上辊4、下辊2的轴向母线为曲线,曲线优选圆弧线、抛物线或双曲线中的一种或两种,但是不局限于这三种曲线,三角函数曲线、波浪线等人为设计的函数曲线或其它曲线均可以。根据后期需要轧制成型的结构找到最接近的弧形结构,减小后期微调机构的所需的上辊4和下辊2之间间隙的调整量。上辊4、下辊2的材质为合金钢、工具钢、硬质合金或碳纤维复合材料中的一种或两种。上辊4、下辊2的表面为镜面、具有花纹、具有图案、具有规则凹槽或者具有规则凸起面中的一种或两种,从而在板材3上获得光滑面、花纹、图案、规则凸起或者规则凹槽。上辊4、下辊2为实心结构、空心结构或者局部空心结构中的一种或两种。
工作过程:成形前,板材3通过导向装置和托举装置定位后,上辊4在压下机构7的带动下向下移动,直到下辊2和上辊4之间的总间隙达到预设值,此时下辊2和上辊4之间的板材3被夹紧,并产生初始塑性变形,且通过调整上方和/或下方的微调机构,微调下辊2和上辊4之间的局部间隙;上辊4下压到位后,下辊2和上辊4在驱动机构8的驱动下开始相向旋转,通过下辊2、上辊4与板材3之间的摩擦力,板材3沿轧制方向连续进给,并产生横向和纵向塑性变形。随着板材的移动产生连续变形,在横向弯曲变形和纵向非均匀压下变形的共同作用下,平板被成形为三维曲面件。
本发明公开的下辊2和上辊4的表面为弧形面,通过调整压下机构7调整下辊2和上辊4之间的总间隙,并通过调整不同位置的微调机构控制局部间隙,改变下辊2和上辊4之间间隙分布,形成下辊2和上辊4之间不同位置处板材3的非均匀压下量,产生在轧制方向(纵向)和垂直于轧制方向(横向)的双向弯曲效果,进而得到三维曲面件。本发明采用三维曲面柔性轧制方法成形曲面件,通过改变轧辊的压下量分布,可快速调整成形件横向和纵向曲率,只用一台轧机可以加工出不同曲率的三维曲面件,能够实现三维曲面成形的柔性化、数字化、自动化及智能化,具有制造成本低、加工效率高、可连续生产、易于实现控制等特点,适用于曲面产品个性化及生产周期短的需求。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种三维曲面轧机,其特征在于:包括左右分别设置的立柱(1)、上横梁(5)和下横梁(10),所述立柱(1)上安装有下辊(2),所述下辊(2)的上方对应设置有上辊(4),所述上辊(4)的两端连接有压下机构(7),所述压下机构(7)和立柱(1)连接,所述压下机构(7)用于调整所述下辊(2)和上辊(4)之间的总间隙;所述上辊(4)和下辊(2)的轴向母线为弧线;所述下辊(2)的下方和/或所述上辊(4)的上方连接有若干组微调机构,所述微调机构用于调节所述下辊(2)和上辊(4)之间的局部间隙。
2.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述上辊(4)、下辊(2)的轴向母线为圆弧线、抛物线、双曲线、人为设计的函数曲线或其它曲线中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:当所述上辊(4)为凸辊时,所述下辊(2)为凹辊;当所述上辊(4)为凹辊时,所述下辊(2)为凸辊。
4.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述上辊(4)、下辊(2)的材质为合金钢、工具钢、铸钢、硬质合金或碳纤维复合材料中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述上辊(4)、下辊(2)的表面为镜面、具有花纹、具有图案、具有规则凹槽或者具有规则凸起面中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述上辊(4)、下辊(2)为实心结构、空心结构或者局部空心结构中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述微调机构包括与所述上横梁(5)或下横梁(10)固定连接的驱动部(6)以及连接在所述驱动部(6)端部的接触部(9),所述驱动部(6)驱动接触部(9)与上辊(4)或下辊(2)接触。
8.根据权利要求7所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述接触部(9)为滑动轴承或滚针轴承中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种三维曲面轧机,其特征在于:所述上辊(4)和下辊(2)分别通过驱动机构(8)驱动,所述驱动机构(8)的动力源为电机或减速电机,所述电机为伺服电机、步进电机或调速电机中的一种,所述上辊(4)和下辊(2)的转速可以相同也可以不同;所述上辊(4)和下辊(2)的驱动机构(8)设置在轧机的不同侧。
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Application publication date: 20220603 |
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