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CN102423777A - 一种曲面轧制方法 - Google Patents

一种曲面轧制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种曲面轧制方法,具体而言,涉及一种用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,属于机械工程领域。本发明所涉及的板材三维曲面成形的曲面轧制方法,包括使板材从形成于上成形辊和下成形辊之间的辊缝中经过并被轧制成形的轧制步骤,所述辊缝的大小(辊缝值)被控制为所期望的值,并且,所述辊缝值在成形辊的轴向上呈非线性分布。根据此发明,能够简单、快速、低成本地实现对板材的三维曲面成形。

Description

一种曲面轧制方法
技术领域
本发明涉及一种曲面轧制方法,具体而言,涉及一种用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,属于机械工程领域。
背景技术
目前的板材三维曲面成形主要采用模具成形方法,其制模、调模成本高、周期长,而用模具成形大尺寸三维曲面就需要大型模具与大型压力机。模具成形方法加工周期长,需要投入大量的人力、物力,无法满足小批量或个性化生产的需要;尤其对于大尺寸的三维曲面零件采用模具的方式根本不切合实际,若采用手工成形方式,则加工质量差、劳动强度大、生产效率低。
发明内容
在现有技术中,传统的卷板装置可以实现圆柱、圆锥等简单曲面的成形,却难于实现真三维曲面的成形。三维柔性卷板加工方法虽然能够成形三维曲面,但是其采用离散的工作辊,板材表面质量不高,因此其应用和发展受到限制。
鉴于上述情况,本发明的目的在于:提供一种能够简单、快速并且低成本地实现对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法。
本发明提供一种用于板材三维曲面成形的曲面轧制方法,该方法包括使所述板材从形成于上成形辊和下成形辊之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤。在所述轧制步骤中,辊缝值被控制为所期望的大小,所述辊缝值在所述成形辊的轴向呈非线性分布。
通过采用所述曲面轧制方法,使板材在宽度方向的同一横截面内的不同部位产生不同压缩比,从而使板材在宽度方向上各点纵向延伸不均匀,进而使板材在轧制过程中产生变形,以实现三维曲面成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,可以是:所述辊缝被控制为中央部位的辊缝值小于两侧部位的辊缝值,所述中央部位,位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位,位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位和所述两侧部位之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续变化的。
通过采用所述构成方式,使板材中央部位的压缩比大于板材两侧的压缩比,从而使板材中央部位的延伸量大于两侧部位的延伸量,进而使板材在轧制过程中变成为球面状曲面或类似球面状曲面,以实现球面状曲面或类似球面状曲面的成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,可以是:所述辊缝被控制为中央部位的辊缝值大于两侧部位的辊缝值,所述中央部位,位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位,位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位和所述两侧部位之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续分布的。
通过采用所述构成方式,使板材中央部位的压缩比小于板材两侧的压缩比,从而使板材中央部位的延伸量小于两侧部位的延伸量,进而使板材在轧制过程中变成为鞍形曲面或类似鞍形曲面,以实现鞍形曲面或类似鞍形曲面的成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,可以是:所述辊缝被控制为中央部位的辊缝值大于所述两侧部位的辊缝值,所述中央部位,位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位,位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位和所述两侧部位之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续分布的。并且,使所述板材沿对角线方向从所述辊缝中经过。
通过采用所述构成方式,使板材在轧制方向上的对角线区域的压缩比小于两侧角部区域的压缩比,从而使板材在轧制方向上的对角线区域的延伸率小于两侧角部区域的延伸率,进而使板材在轧制过程中变成为扭曲形曲面或类似扭曲形曲面,以实现扭曲形曲面或类似扭曲形曲面的成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,可以是:所述两侧部位辊缝所对应的辊缝值不同,一侧部位的辊缝值大于另一侧部位的辊缝值;在所述成形辊的轴向上,位于所述一侧部位和所述另一侧部位之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续变化的,并且在所述板材从所述辊缝中经过的过程中,原来辊缝值较大的一侧部位的辊缝值逐渐变小,原来辊缝值较小的一侧部位的辊缝值逐渐变大。
通过采用所述构成方式,使板材在开始时一侧部位的压缩比小于另一侧部位的压缩比,并且随着板材的行进,原来压缩比小的一侧部位的压缩比逐渐变大,原来压缩比大的一侧部位的压缩比逐渐变小,进而板材变成为扭曲形曲面或类似扭曲形曲面,以实现扭曲形曲面或类似扭曲形曲面的成形。
此外,所述辊缝值被控制为沿所述成形辊轴向呈波浪形分布,所述辊缝形状为波浪形。
通过采用所述构成方式,使板材在成形过程中的宽度方向各点的压缩比呈波浪形分布,从而使所述板材在宽度方向上的各点纵向延伸率呈波浪形分布,进而使板材变成为波浪形曲面,以实现波浪形曲面的成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,可以是:所述辊缝形状在所述轧制过程中实时变化。
通过采用所述构成方式,在成形过程中使板材在不同时间、不同区域的延伸率不同,进而使板材变形为期望的曲面,以实现自由曲面的成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,所述成形辊可以是母线为弧线的回转体。
通过采用所述构成方式,用母线为弧线的回转体代替母线为直线的圆柱体,使所述成形辊在无挠度或小挠度下旋转,减小所述成形辊的交变载荷,增加所述成形辊的工作寿命。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,所述板材为具有延展性、适合进行塑性加工的板状材料。
所述板材在具有延展性的情况下,能够产生塑性变形,使所述板材的不同区域在成形后保持不同的变形量,以实现所期望的曲面成形。
此外,用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法中,所述板材可以为选自金属板、合金板、玻璃板、树脂类板以及复合材料板中的一种。
所选金属板、合金板、玻璃板以及树脂类板在一定的条件下(如金属板、合金板在常温或加热状态下,玻璃板、树脂类板、复合材料板在加热软化状态下)具有塑性变形特点,在轧制过程中获得所期望的变形量,以实现所期望的曲面成形。
如上所述,本发明提供一种用于对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,该方法包括使所述板材从形成于所述上成形辊和所述下成形辊之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤。在所述轧制步骤中,所述辊缝值被控制为所期望的大小,并且,所述辊缝值,在所述成形辊的轴向上呈非线性分布。由此,该方法能够简单、快速并且低成本地实现板材的三维曲面成形。
附图说明
图1(a)是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。
图1(b)为板材从中央部位辊缝值小于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
图2(a)是用于说明本发明的另一实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。
图2(b)为板材从中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
图3(a)是用于说明本发明的另一实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。
图3(b)为板材沿对角线方向从中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
图4(a)是用于说明本发明的另一实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。
图4(b)为板材从一侧辊缝值大于另一侧辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
附图标记说明:
1.成形辊  1a.上成形辊  1b.下成形辊  2c.中央部位  2s.两侧部位  3.板材
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明所涉及的曲面轧制方法。
实施方式1
图1是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。其中,图1(a)为中央部位辊缝值小于两侧部位辊缝值的示意图。图1(b)为板材从中央部位辊缝值小于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
结合图1(a)进行说明。对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,包括使板材从形成于上成形辊1a和下成形辊1b之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤;其中在所述轧制步骤中,所述辊缝值(所谓辊缝值,是指上成形辊1a和下成形辊1b之间的间隙大小)被控制为所期望的大小,所述辊缝值在所述成形辊的轴向呈非线性分布;并且,所述辊缝被控制为中央部位2c的辊缝值小于所述两侧部位2s的辊缝值,所述中央部位2c位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位2s位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位2c和所述两侧部位2s之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续变化的。需要指出的是:所述辊缝值的非线性分布不仅是通过上成形辊1a和/或下成形辊1b的中间部位向上弯曲来获得,而且还可以通过上成形辊1a和/或下成形辊1b的中间部位向下弯曲来获得。
图1(b)为板材从中央部位辊缝值小于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。通过所述辊缝被控制为中央部位2c的辊缝值小于所述两侧部位2s的辊缝值,实现对板材3的非线性压下轧制,使板材3中央部位的压缩比大于板材两侧的压缩比,从而使板材3中央部位的延伸量大于两侧部位的延伸量,进而使板材3在轧制过程中变成为球面状曲面或类似球面状曲面,以实现球面状曲面或类似球面状曲面的成形。
实施方式2
图2是用于说明本发明的另一个实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。其中,图2(a)为中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的示意图。图2(b)为板材从中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
结合图2(a)进行说明。对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,包括使所述板材从形成于上成形辊1a和下成形辊1b之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤;其中在所述轧制步骤中,所述辊缝值被控制为所期望的大小,所述辊缝值在所述成形辊的轴向呈非线性分布;并且,所述辊缝被控制为中央部位2c的辊缝值大于所述两侧部位2s的辊缝值,所述中央部位2c位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位2s位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位2c和所述两侧部位2s之间的辊缝,其辊缝值是非线性连续分布的。需要指出的是:所述辊缝的非线性分布不仅是通过上成形辊1a和/或下成形辊1b的中间部位向下弯曲来获得,而且还可以通过上成形辊1a和/或下成形辊1b的中间部位向上弯曲来获得。
图2(b)为板材从中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。通过所述辊缝被控制为中央部位辊缝2c的值大于所述两侧部位辊缝2s的值,实现对板材3的非线性压下轧制,使板材3中央部位的压缩比小于两侧的压缩比,从而使板材3中央部位的延伸率小于两侧的延伸率,进而使板材3在轧制过程中变成为鞍形曲面或类似鞍形曲面,以实现鞍形曲面或类似鞍形曲面的成形。
实施方式3
图3是用于说明本发明的另一个实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。其中,图3(a)为中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的示意图。图3(b)为板材沿对角线方向从中央部位辊缝值大于两侧部位辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
图3(a)与图2(a)是完全相同的。与实施方式2所不同的是,板材沿对角线方向从所述辊缝中经过并被轧制。在中间部位2c的辊缝值大于两侧部位2s的辊缝值的情况下,通过对板材3沿对角线方向轧制,使板材3在轧制方向上的对角线区域的压缩比小于两侧角部区域的压缩比,从而使板材3在轧制方向上的对角线区域的延伸率小于两侧角部区域的延伸率,进而使板材3在轧制过程中变成为扭曲形曲面或类似扭曲形曲面,以实现扭曲形曲面或类似扭曲形曲面的成形。
实施方式4
图4是用于说明本发明的另一个实施方式所涉及的曲面轧制方法的示意图。其中,图4(a)为一侧辊缝值大于另一侧辊缝值的示意图。图4(b)为板材从一侧辊缝值大于另一侧辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。
结合图4(a)进行说明。对板材进行三维曲面成形的曲面轧制方法,包括使所述板材从形成于上成形辊1a和下成形辊1b之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤;其中在所述轧制步骤中,所述辊缝值被控制为所期望的大小,所述辊缝值在所述成形辊的轴向呈非线性分布;并且,两侧部位2s的辊缝值不同,一侧的辊缝值大于另一侧的辊缝值;在所述成形辊的轴向上,辊缝值较大的一侧和辊缝值较小的一侧之间的所述辊缝值是非线性连续变化的;并且在所述板材从所述辊缝中经过的过程中,原先较大一侧的辊缝值逐渐变小,原先较小一侧的辊缝值逐渐变大,使原先辊缝值较大的一侧的辊缝值逐渐小于原先辊缝值较小一侧的辊缝值。
图4(b)为板材从一侧辊缝值大于另一侧辊缝值的辊缝中经过并被轧制成形的立体图。通过一侧辊缝值大于另一侧辊缝值的非线性分布轧制板材3,使板材3在开始时一侧部位的压缩比小于另一侧部位的压缩比,并且随着板材3的行进,原来压缩比小的一侧部位的压缩比逐渐变大,原来压缩比大的一侧部位的压缩比逐渐变小,进而板材3变成为扭曲形曲面或类似扭曲形曲面,以实现扭曲形曲面或类似扭曲形曲面的成形。

Claims (10)

1.一种曲面轧制方法,用于板材三维曲面成形,包括使所述板材从上成形辊和下成形辊之间的辊缝中经过并被压下成形的轧制步骤,其特征在于:在所述轧制步骤中,辊缝值被控制为所期望的大小,并且,所述辊缝值在所述成形辊轴向上呈非线性分布。
2.根据权利要求1所示的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述辊缝被控制为中央部位的辊缝值小于两侧部位的辊缝值,所述中央部位,位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位,位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位和所述两侧部位之间的辊缝,其辊缝值呈非线性变化。
3.根据权利要求1所示的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述辊缝被控制为中央部位的辊缝值大于两侧部位的辊缝值,所述中央部位,位于所述成形辊轴向的中央,所述两侧部位,位于所述成形辊轴向的两侧;在所述成形辊的轴向上,所述中央部位和所述两侧部位之间的辊缝,其辊缝值呈非线性变化。
4.根据权利要求3所示的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述板材从对角线方向经过所述辊缝。
5.根据权利要求1所示的一种曲面轧制方法,其特征在于:两侧部位所对应的辊缝值不同,一侧部位的辊缝值大于另一侧部位的辊缝值,而且在所述成形辊的轴向上,位于所述一侧部位和所述另一侧部位之间的辊缝,其辊缝值呈非线性变化;并且在所述板材从所述辊缝中经过的过程中,原来辊缝值较大的一侧部位的辊缝值逐渐变小,原来辊缝值较小的一侧部位的辊缝值逐渐变大。
6.根据权利要求1所示的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述辊缝值被控制为沿所述成形辊轴向呈波浪形分布,所述辊缝形状为波浪形。
7.根据权利要求1~6中任一所述的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述辊缝在所述轧制步骤中实时变化。
8.根据权利要求1~7中任一所述的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述成形辊是母线为弧线的回转体。
9.根据权利要求1~7中任一所述的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述板材为具有延展性、适合进行塑性加工的板状材料。
10.根据权利要求1~7中任一所述的一种曲面轧制方法,其特征在于:所述板材为选自金属板、合金板、玻璃板、树脂类板以及复合材料板中的一种。
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