CN117102298A - 不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法，其通过多个滚压成型组件对料带连续的成型，直到获得预先设计的型材，而每个滚压成型组件滚压间距均可调节，以使每个滚压成型组件的滚压间距始终与当前正在滚压的料带区段的厚度一致。本发明能够将不等厚的料带滚压形成不等壁厚型材。

Description

不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法

技术领域

本发明涉及型材加工技术领域，具体是一种不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法。

背景技术

车门防撞管是汽车发生侧面碰撞事的主要防撞部件，使得车门防撞管必须由足够大的强度，同时还要满足局部吸能的要求。常见车门防撞管断面形状主要是圆管、矩形管、梅花形管、椭圆形管等。

基于滚压工艺技术限制，车门防撞管目前均采用等厚高强度板滚压成型，然后通过高频焊接将滚压成型后的车门防撞管的焊接固定，然后再切断成所需长度。这种车门防撞管不仅材料重，而且也无法满足局部吸能要求。

发明内容

本申请提供了一种不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法，其能够将不等厚的料带滚压形成不等壁厚型材。

本申请提供的不等壁厚型材的连续滚压成型装置，包括：

多个滚压成型组件，位于料带前进方向的下游侧，该多个滚压成型组件用于使料带连续的成型，直到获得预先设计的型材，该料带沿其前进方向厚度不等，多个滚压成型组件沿料带的前进方向等间隔设置，每个滚压成型组件均包括两个滚压轮和用于调节两个滚压轮的滚压间距的驱动部件；

位移检测装置，位于料带前进方向的上游侧，用于检测料带的前进位移数据；

测厚传感器，位于料带前进方向的上游侧，用于在料带每前进一定距离时检测一次料带的厚度；

控制器，耦接于所述位移检测装置、测厚传感器和多个滚压成型组件的驱动部件，用于根据位移检测装置和测厚传感器的数据来调节每个滚压成型组件的滚压间距，以使料带在前进过程中，每个滚压成型组件的滚压间距始终与料带的厚度适配。

作为优选，所述位移检测装置包括一编码器和一浮动设置的压轮，编码器包括编码轮，料带设置在编码轮和压轮之间，压轮用于将料带压在编码轮上，以使编码轮随着料带的前进而同步转动。

作为优选，每个滚压成型组件的两个滚压轮均分别为上下间隔设置的上滚压轮和下滚压轮，每个滚压成型组件的下滚压轮均为主动轮，靠近测厚传感器的一部分滚压成型组件的上滚压轮为主动轮，其余滚压成型组件的上滚压轮为从动轮，料带位于滚压成型组件的下滚压轮和上滚压轮之间，下滚压轮和上滚压轮转动时带动料带前进。

作为优选，所述滚压成型组件的驱动部件包括伺服油缸和伺服阀，液压油通过伺服阀供给伺服油缸，伺服阀藕接于控制器，伺服油缸用于驱动上滚压轮上下移动，以调节上滚压轮与下滚压轮的滚压间距。

本申请提供的不等壁厚型材的成型方法，其中，滚压成型组件的数量为n，滚压成型组件按照与测厚传感器的距离远近依次标记为X₁、X₂……X_n，X₁与测厚传感器的距离最近；料带匀速前进且前进速度为V，测厚传感器与滚压成型组件X₁的间距为L₂，任意相邻两个滚压成型组件的间距均为L₃，所述成型方法包括以下步骤：

通过位移检测装置检测料带的前进位移数据，并将数据发送至控制器；

在时间t，测厚传感器对料带进行第一次厚度检测，然后料带每前进距离S，则测厚传感器对料带进行一次厚度检测，并且测厚传感器将检测数据发送至控制器，控制器将测厚传感器的检测数据按检测时间的先后进行排列储存；

对于滚压成型组件X_m，其在时间t_m开始按顺序从头执行测厚传感器的检测数据，其中，t_m＝t+[L₂+(m-1)L₃]/S，m＝1、2、…、n；每个滚压成型组件在执行测厚传感器的检测数据时，滚压成型组件均将滚压间距调节到与测厚传感器的检测数据一致；每个滚压成型组件执行测厚传感器的检测数据的动作均与测厚传感器检测料带厚度的动作同步进行。

作为优选，所述料带由若干区段组成，若干区段沿料带的长度方向依次连接，每个区段均包括沿料带的长度方向依次连接的第一等厚区段、第一过渡区段、第二等厚区段、第二过渡区域、第三等厚区段和第三过渡区段，第一等厚区段、第二等厚区段和第三等厚区段的厚度各不相同，第一过渡区段、第二过渡区段和第三过渡区段均沿料带的长度方向厚度渐变，第三过渡区段的长度为L₄；

在测厚传感器与滚压成型组件X₁之间设置有冲切装置，测厚传感器与冲切装置的间距为L₁；

在料带前进的过程中，每当测厚传感器检测到料带的厚度由第三等厚区段变化到第三过渡区段时，则记录该时刻，然后料带在该时刻后再前进距离S₁时，冲切装置对料带进行冲切以在料带上冲切形成工艺缺口，在料带滚压完成形成型材后，切断装置通过检测工艺缺口来对切断位置进行定位，其中，S₁＝L₁+L₄/2。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请不等壁厚型材的连续滚压成型装置及成型方法，其能够将不等厚的料带滚压形成不等壁厚型材，从而可以用于生产不等壁厚的车门防撞管，使得车门防撞管沿长度方向壁厚不等，车门防撞管的壁厚较厚区域使得车门防撞管强度较大，车门防撞管的壁厚较薄区域使得车门防撞管得到减重，而且车门防撞管的壁厚较薄区域在受到撞击时会发生局部的塑性变形从而吸收撞击能量，从而满足车门防撞管的局部吸能要求。

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的介绍，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为本发明的不等壁厚型材的连续滚压成型装置的结构示意图；

图2为滚压成型组件的结构示意图；

图3为料带的结构示意图；

图4为滚压成型后的型材的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的不等壁厚型材的连续滚压成型装置，包括多个滚压成型组件10、位移检测装置、测厚传感器30、控制器和冲切装置40。

多个滚压成型组件10位于料带50前进方向的下游侧，该多个滚压成型组件10用于使料带50连续的成型，直到获得预先设计的型材，该料带50沿其前进方向厚度不等，多个滚压成型组件10沿料带50的前进方向等间隔设置。

如图3所示，料带50为钢卷经过整平后放出,所述料带50由若干区段51组成，若干区段51沿料带的长度方向依次连接，每个区段51均包括沿料带50的长度方向依次连接的第一等厚区段511、第一过渡区段512、第二等厚区段513、第二过渡区域514、第三等厚区段515和第三过渡区段516，第一等厚区段511、第二等厚区段513和第三等厚区段515的厚度各不相同，第一等厚区段511的厚度为2.3mm，第二等厚区段513的厚度为3mm，第三等厚区段515的厚度为1.6mm，第一过渡区段512、第二过渡区段514和第三过渡区段516均沿料带50的长度方向厚度渐变，也就是说第一过渡区段512从右往左厚度从2.3mm渐变成3mm，第二过渡区段514从右往左厚度从3mm渐变成1.6mm，第三过渡区段516从右往左厚度从1.6mm渐变成2.3mm，第三过渡区段516的长度为L₄。

如图2所示，每个滚压成型组件10均包括两个滚压轮和用于调节两个滚压轮的滚压间距的驱动部件，滚压间距是指两个滚压轮的距离。

所述滚压成型组件10的两个滚压轮分别为上下间隔设置的上滚压轮11和下滚压轮12，所述滚压成型组件10包括底座17，底座17的一侧竖直设置有两根左立柱13，底座17的另一侧竖直设置有两根右立柱14，两根左立柱13和两根右立柱14呈矩形分布，两根左立柱13上固定设置有左固定座122和左滑动座112，左固定座122固定设置在两根左立柱13上，左滑动座112可上下滑动的设置在两根左立柱13上，左滑动座112位于左固定座122的上方，两根右立柱14上固定设置有右固定座123和右滑动座113，右固定座123固定设置在两根右立柱14上，右滑动座113可上下滑动的设置在两根右立柱14上，右滑动座113位于右固定座123的上方，左固定座122和右固定座123之间可转动的连接有第一辊轴121，左滑动座112和右滑动座113之间可转动的连接有第二辊轴111。

所有滚压成型组件10的下滚压轮12均为主动轮，也就是说减速电机与第一辊轴121连接以驱动第一辊轴121转动，而下滚压轮12固定套置在第一辊轴121上，使得下滚压轮12为主动轮。

在料带50前进方向上的前八个滚压成型组件10的上滚压轮11均为主动轮，也就是说这些滚压成型组件10中，减速电机与第二辊轴111连接以驱动第二辊轴111转动，而上滚压轮11固定套置在第二辊轴111上，使得在料带50前进方向上的前八个滚压成型组件10中的上滚压轮11为主动轮。

在料带50前进方向上的第九个滚压成型组件10开始，后面的滚压成型组件10中的上滚压轮11均为从动轮，这些滚压成型组件10中，上滚压轮11固定套置在第二辊轴111上，第二辊轴111没有减速电机进行驱动，上滚压轮11随着下滚压轮12的转动进行转动，使得在料带50前进方向上的第九个滚压成型组件10开始，这些滚压成型组件10中的上滚压轮11为从动轮。

料带50依次穿过各个滚压成型组件10，料带50位于每个滚压成型组件10的上滚压轮11和下滚压轮12之间，上滚压轮11和下滚压轮12均向前滚动，以带动料带50前进，上滚压轮11与下滚压轮12上下间隔设置，以使料带50经过各个滚压成型组件10时连续的滚压成型，经过多个滚压成型组件10的连续滚压成型，以将料带滚压形成管状结构。

所述滚压成型组件10的驱动部件包括两个伺服油缸15和两个伺服阀16，液压油通过两个伺服阀16一一对应的供给两个伺服油缸15，两个伺服阀16藕接于控制器，两个伺服油缸15的输出轴均朝下设置，两个伺服油缸15的输出轴分别与左滑动座112和右滑动座113相连接，两个伺服油缸15分别同步驱动左滑动座112和右滑动座113上下移动，左滑动座112和右滑动座113上下移动时带动第二辊轴111同步上下移动，从而使得上滚压轮11同步上下移动，以调节上滚压轮11与下滚压轮12的滚压间距，使得滚压成型组件10的滚压间距可以随着料带50厚度的变化而相应调节，使得每个滚压成型组件10的滚压间距始终可以与当前正在滚压的料带50区段的厚度相吻合。

位移检测装置位于料带50前进方向的上游侧，位移检测装置用于检测料带50的前进位移数据，位移检测装置包括编码器和压轮22，编码器包括编码轮21，压轮22和编码轮21上下排列，压轮22和编码轮21的转动轴线均水平设置，压轮22和编码轮21的转动轴线均与料带50的前进方向垂直，料带50位于压轮22和编码轮21之间，压轮22能够上下浮动，压轮22将料带50压紧在编码轮21上，使得料带50在前进时能够带动编码轮21同步转动，编码器通过编码轮21将料带50的前进位移转换为电信号，使得可以通过编码器检测到料带50的位移量。

所述压轮22的上方设置有一固定板23和一弹簧24，弹簧24的下端与压轮22相抵，弹簧24的上断与固定板23相抵，弹簧24对压轮22施加向下的弹力，使得压轮22可以上下浮动，以使得压轮22可以将料带50压紧在编码轮21上，而在料带50厚度变化时，压轮22可以上下浮动。

测厚传感器30位于料带50前进方向的上游侧，测厚传感器30用于在料带50每前进一定距离时检测一次料带50的厚度。

控制器耦接于编码器、测厚传感器30和多个滚压成型组件10的伺服阀16，控制器根据编码器和测厚传感器30的数据来调节每个滚压成型组件10的滚压间距，以使料带50在前进过程中，每个滚压成型组件10的滚压间距始终与料带50的厚度适配。

本实施例中，滚压成型组件10的数量为n，滚压成型组件10按照与测厚传感器30的距离远近依次标记为X₁、X₂……X_n，X₁与测厚传感器的距离最近；料带匀速前进且前进速度为V，测厚传感器30与滚压成型组件X₁的间距为L₂，任意相邻两个滚压成型组件10的间距均为L₃，L₂是指测厚传感器30的检测点与滚压成型组件X₁的在料带50前进方向上的中间位置的距离，L₃为任意相邻两个滚压成型组件10的在料带50前进方向上的中间位置的距离，所述成型方法包括以下步骤：

通过编码器检测料带50的前进位移数据，并将数据发送至控制器；

在时间t(时间t为某一时刻)，测厚传感器30对料带50进行第一次厚度检测，然后料带50每前进距离S，则测厚传感器30对料带50进行一次厚度检测，并且测厚传感器30将检测数据发送至控制器，控制器将测厚传感器30的检测数据按检测时间的先后进行排列储存，以形成一个数据列表，并且该数据列表是在实时更新的，测厚传感器30每对料带50进行一次检测，则该数据列表进行一次更新，以在数据列表的末尾增加最新的检测数据；

对于滚压成型组件X₁，其在时间t₁开始按顺序从头执行测厚传感器的检测数据，也就是从第一个开始按顺序执行上述数据列表中的数据，其中，t₁＝t+L₂/S；

对于滚压成型组件X₂，其在时间t₂开始按顺序从头执行测厚传感器30的检测数据，其中，t₂＝t+(L₂+L₃)/S；

以此类推可以得到，对于滚压成型组件X_m，其在时间t_m开始按顺序从头执行测厚传感器的检测数据，其中，t_m＝t+[L₂+(m-1)L₃]/S，m＝1、2、…、n；每个滚压成型组件在执行测厚传感器的检测数据时，控制器将相应检测数据发送至相应滚压成型组件，滚压成型组件均将滚压间距调节到与测厚传感器的检测数据一致；每个滚压成型组件执行测厚传感器的检测数据的动作均与测厚传感器检测料带厚度的动作同步进行，这样，使得不等厚的料带在前进时，每个滚压成型组件的滚压间距均可以进行调节，使得每个滚压成型组件的滚压间距始终与当前正在滚压的料带区段的厚度一致。

如下表所示，测厚传感器30对料带50进行第一次厚度检测是在时间t，然后此后每隔10ms测厚传感器30对料带50进行一次厚度检测，得到如下数据列表：

每个滚压成型组件按顺序从头执行测厚传感器的检测数据，是指每个滚压成型组件从上述数据列表的第一个数据1.6mm开始，然后按从左到右的顺序每隔10ms执行上述数据列表中的下一个数据。

滚压成型组件10在进行滚压间距的调节时，两个伺服阀16接收到控制器发送的数据，以对两个伺服油缸15的油路开度进行调节，从而精确控制两个伺服油缸15的动作行程，以使得两个伺服油缸15可以精确的带动左滑动座112和右滑动座113上下移动，来调节上滚压轮11和下滚压轮12之前的滚压间距。

在测厚传感器30与滚压成型组件X₁之间设置有冲切装置40，测厚传感器30与冲切装置的间距为L₁，L₁为测厚传感器30的检测点与冲切装置40的标记点的距离。

在料带50前进的过程中，每当测厚传感器30检测到料带50的厚度由第三等厚区段515变化到第三过渡区段516时，则控制器记录该时刻，然后料带50在该时刻后再前进距离S₁时，冲切装置对料带进行冲切以在料带上冲切形成工艺缺口，在料带滚压完成形成型材后，切断装置通过检测工艺缺口来对型材的切断位置进行定位，其中，S₁＝L₁+L₄/2，这样，冲切装置就可以对料带50的每个第三过渡区段516的中间位置进行冲切以形成工艺缺口，使得料带50成型并且焊接完成得到型材后，在型材前进的过程中，一旦切断装置上的传感器检测到工艺缺口，则切断装置就将型材在工艺缺口处进行切断，以得到规格一致的分段型材。

如图4所示，料带50在通过多个滚压成型组件10的连续滚压成型后形成截面为矩形的型材60，料带50弯折合拢后料带50的两侧边形成直线状的连接处61，连接处61通过焊接固定，以使得型材60成型，然后对型材60进行后续的冷却、整形、校直、切断等操作。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

本说明书和附图仅仅是本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种不等壁厚型材的连续滚压成型装置，其特征在于，包括：

多个滚压成型组件，位于料带前进方向的下游侧，该多个滚压成型组件用于使料带连续的成型，直到获得预先设计的型材，该料带沿其前进方向厚度不等，多个滚压成型组件沿料带的前进方向等间隔设置，每个滚压成型组件均包括两个滚压轮和用于调节两个滚压轮的滚压间距的驱动部件；

位移检测装置，位于料带前进方向的上游侧，用于检测料带的前进位移数据；

测厚传感器，位于料带前进方向的上游侧，用于在料带每前进一定距离时检测一次料带的厚度；

控制器，耦接于所述位移检测装置、测厚传感器和多个滚压成型组件的驱动部件，用于根据位移检测装置和测厚传感器的数据来调节每个滚压成型组件的滚压间距，以使料带在前进过程中，每个滚压成型组件的滚压间距始终与料带的厚度适配。

2.根据权利要求1所述的不等壁厚型材的连续滚压成型装置，其特征在于，所述位移检测装置包括一编码器和一浮动设置的压轮，编码器包括编码轮，料带设置在编码轮和压轮之间，压轮用于将料带压在编码轮上，以使编码轮随着料带的前进而同步转动。

3.根据权利要求1所述的不等壁厚型材的连续滚压成型装置，其特征在于，每个滚压成型组件的两个滚压轮均分别为上下间隔设置的上滚压轮和下滚压轮，每个滚压成型组件的下滚压轮均为主动轮，靠近测厚传感器的一部分滚压成型组件的上滚压轮为主动轮，其余滚压成型组件的上滚压轮为从动轮，料带位于滚压成型组件的下滚压轮和上滚压轮之间，下滚压轮和上滚压轮转动时带动料带前进。

4.根据权利要求3所述的不等壁厚型材的连续滚压成型装置，其特征在于，所述滚压成型组件的驱动部件包括伺服油缸和伺服阀，液压油通过伺服阀供给伺服油缸，伺服阀藕接于控制器，伺服油缸用于驱动上滚压轮上下移动，以调节上滚压轮与下滚压轮的滚压间距。

5.一种基于权利要求1～4任意一项所述不等壁厚型材的连续滚压成型装置的成型方法，其中，滚压成型组件的数量为n，滚压成型组件按照与测厚传感器的距离远近依次标记为X₁、X₂……X_n，X₁与测厚传感器的距离最近；料带匀速前进且前进速度为V，测厚传感器与滚压成型组件X₁的间距为L₂，任意相邻两个滚压成型组件的间距均为L₃，其特征在于，所述成型方法包括以下步骤：

通过位移检测装置检测料带的前进位移数据，并将数据发送至控制器；

在时间t，测厚传感器对料带进行第一次厚度检测，然后料带每前进距离S，则测厚传感器对料带进行一次厚度检测，并且测厚传感器将检测数据发送至控制器，控制器将测厚传感器的检测数据按检测时间的先后进行排列储存；

对于滚压成型组件X_m，其在时间t_m开始按顺序从头执行测厚传感器的检测数据，其中，t_m＝t+[L₂+(m-1)L₃]/S，m＝1、2、…、n；每个滚压成型组件在执行测厚传感器的检测数据时，滚压成型组件均将滚压间距调节到与测厚传感器的检测数据一致；每个滚压成型组件执行测厚传感器的检测数据的动作均与测厚传感器检测料带厚度的动作同步进行。

6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述料带由若干区段组成，若干区段沿料带的长度方向依次连接，每个区段均包括沿料带的长度方向依次连接的第一等厚区段、第一过渡区段、第二等厚区段、第二过渡区域、第三等厚区段和第三过渡区段，第一等厚区段、第二等厚区段和第三等厚区段的厚度各不相同，第一过渡区段、第二过渡区段和第三过渡区段均沿料带的长度方向厚度渐变，第三过渡区段的长度为L₄；

在测厚传感器与滚压成型组件X₁之间设置有冲切装置，测厚传感器与冲切装置的间距为L₁；

在料带前进的过程中，每当测厚传感器检测到料带的厚度由第三等厚区段变化到第三过渡区段时，则记录该时刻，然后料带在该时刻后再前进距离S₁时，冲切装置对料带进行冲切以在料带上冲切形成工艺缺口，在料带滚压完成形成型材后，切断装置通过检测工艺缺口来对切断位置进行定位，其中，S₁＝L₁+L₄/2。