CN115703134A - 一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多型腔板材冷弯成形装置，包括数道次的多辊成形机构，每道次多辊成形机构均包括机架及设于机架上的上多辊成形模具、下多辊成形模具，上多辊成形模具具有多个连续的上成形辊，下多辊成形模具具有多个连续且相连的下成形辊，上多辊成形模具的多个上成形辊之间为分体式结构，且每个上成形辊均设计为左右各一部分的分体式结构，机架上设有控制每个上成形辊的左、右分体部分进行横向移动和纵向移动的驱动调节机构。本发明还公开了一种多型腔板材冷弯成形方法。通过上多辊成形模具的分体设计，并具备横向和纵向位移功能，可以解决不同材料厚度甚至不同宽度的冷弯成形和不同补偿的问题。

Description

一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法

技术领域

本发明涉及金属板材冷弯成形技术，尤其涉及一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法。

背景技术

冷弯成形，又称辊压成形，是一种节才、节能、高效的金属成形工艺。如图1所示,冷弯成形通过顺序配置的多道次成形辊1，把金属带材2不断的进行横向弯曲，制造特定截面的型材或零件,图1中成形轧辊上方为经各道次冷弯成形后的零件3立体形状,下方为对应道次成形轧辊1的正视图。

而对于汽车和建筑行业中的截面具有多个简单特征(如多个U型、C型或L型等)的波纹板、瓦楞板等，每道次均需要采用如图2所示的具有多个连续的成形辊构成的多辊成形模具，包括上多辊成形模具4和下多辊成形模具5。在实际生产中，通常一个零件对应一套多辊成形模具，更换不同尺寸零件就需要在原来机架上更换相应模具，甚至在同一零件改变材料，为了保证零件的精度和质量也需要更换对应的模具。

由于模具与材料的厚度和强度有直接关系，根据生产需要，同一零件可能会切换到其他材料，但是由于材料的厚度强度发生变化，按照原来材料进行设计的模具会造成零件精度问题和边浪等缺陷的产生，为了避免这些缺陷一般也需要重新开模，大大增加了生产成本。例如由于轻量化的需求，同一个零件往往会更换不同的材料，例如用强度更高的高强钢材料来代替强度低的材料，在承载能力不变的情况下，其材料的厚度发生减薄，这就会对成形辊间隙造成了影响，众所周知，成形辊的间隙对零件的成形质量有较大的影响，如果材料发生减薄，按照传统辊压成形的思路，其模具间隙会相应增大。虽然可以通过手动微调模具间隙，但是限于模具的宽度限制，调节也只限于一个方向，如图3所示，材料的厚度为T，当材料厚度减薄，上成形辊向下移动△T1距离后，模具侧壁间距的改变为△T2，由于零件截面并不在同一个平面，△T1≠△T2，无法同时满足底部和侧壁的模具间隙，其结果是成型出来的零件精度无法保证且容易出现边浪、袋型波等缺陷，因此为了保证零件的精度，往往也需要更换模具，这就大大增加了模具的成本。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法，当材料的厚度强度发生变化，无需更换模型，通过调整辊间纵向与横向距离即可满足生产需求。

一方面，本发明的多型腔板材冷弯成形装置包括数道次的多辊成形机构，每道次多辊成形机构均包括机架及设于机架上的上多辊成形模具、下多辊成形模具，上多辊成形模具具有多个连续的上成形辊，下多辊成形模具具有多个连续且相连的下成形辊，其特征在于：上多辊成形模具的多个上成形辊之间为分体式结构，且每个上成形辊均设计为左右各一部分的分体式结构，机架上设有控制每个上成形辊的左、右分体部分进行横向移动和纵向移动的驱动调节机构。

所述驱动调节机构包括边部上成形辊分体部分调节机构，分设与两侧机架上，均包括与最外侧的上成形辊分体部分横向相连的调节轴、与调节轴相连用以调节最外侧的上成形辊分体部分横向移动的横向调节电机、与横向调节电机相连用以调节最外侧的上成形辊分体部分纵向移动的纵向调节电机。

所述驱动调节机构包括中部上成形辊分体部分调节机构，分设于上多辊成形模具上方，均包括与除最外侧的其余对应上成形辊分体部分纵向相连的连杆、与连杆相连的双向调节电机、供双向调节电机横向移动的横向轨道，所述连杆与对应上成形辊分体部分的外侧相连。

所述机架间设有横梁，各双向调节电机的横向轨道布置于横梁上且连成一体。

所述下多辊成形模具根据零件型腔宽度不同设计为相应的多套，所述机架通过可拆卸结构安装所述下多辊成形模具。

另一方面，一种多型腔板材冷弯成形装置的冷弯成形方法，包括以下步骤：A.对各道次多辊成形机构进行调节：若零件厚度需求发生变化，通过纵向调节电机与双向调节电机一起驱动各上成形辊纵向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的纵向间距满足零件底部的厚度需求；通过横向调节电机与双向调节电机分别驱动各上成形辊的左、右分体部分进行横向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的横向间距满足零件侧壁的厚度需求；B.经上述调节后，通过各道次多辊成形机构对来料进行依次冷弯成形。

在步骤A中：所述纵向移动的距离△T为：△T＝T1-T2，T2为所需成形零件的厚度，T1为前一零件的厚度；所述横向移动后的上成形辊的左、右分体部分间距2△W为：2

θn为某道次成形辊的辊花角度。

在步骤A中：若零件的型腔宽度发生变化，更换相应宽度尺寸的下多辊成形模具，通过横向调节电机与双向调节电机分别驱动各上成形辊的左、右分体部分进行横向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的横向间距与成形零件的型腔宽度变化相匹配。使用本发明的一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法获得了如下有益效果：

1、本发明的多辊成形模具无需更换模具，当所需成形的多型腔零件材料厚度(强度)发生变化时，只需对上成形辊进行相应的纵向与横向调整，可满足零件型腔的底部与侧壁的厚度需求，降低的模具的成本，提高生产效率；

2、当所需成形的零件型腔宽度发生变化时，也仅需更换相应的下多辊成形模具，并通过调整上成形辊的分体左右部件的间距即可满足零件宽度的需求。

3、本发明的柔性生产使模具的数量大幅减少，避免了频繁换模带来了时间成本和模具的管理成本。

附图说明

图1为传统的多道次冷弯成形的原理图；

图2为传统的某一道次多辊成形模具的结构示意图；

图3为零件厚度改变而导致传统成形辊无法适用的示意图；

图4为本发明的冷弯成形装置的俯视图(以四道次为例)；

图5为本发明的某道次的多辊成形机构的结构图；

图6为本发明的新旧零件成形的截面型腔宽度变化示意图；

图7为本发明的新旧零件辊花的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种多型腔板材冷弯成形装置及其方法做进一步的描述。

如图4所示，本发明的一种多型腔板材冷弯成形装置，与现有技术相同的是，同样也包括数道次的多辊成形机构10，每道次多辊成形机构10均包括机架11及设于机架11上的上多辊成形模具12、下多辊成形模具13，上多辊成形模具12具有多个连续的上成形辊121，下多辊成形模具13具有多个连续且相连为一体的下成形辊131，并通过两端的驱动轴132安装于机架11上，上、下辊形与现有技术相同，由零件形状决定【如C型、U型、L型(U型的一半)等】，与现有技术不同的是，结合图5所示，上多辊成形模具12的多个上成形辊121之间为分体式结构，且每个上成形辊121均设计为左右各一部分的分体式结构，机架11上设有控制每个上成形辊的左、右分体部分进行横向移动和纵向移动的驱动调节机构。图4中3’为成形零件3的截面形状(多个U形)。

作为一个实施例，所述驱动调节机构具体包括边部上成形辊分体部分调节机构和中部上成形辊分体部分调节机构。边部上成形辊分体部分调节机构具有两个，分设与两侧机架11上，均包括与最外侧的上成形辊121分体部分横向相连的调节轴122、与调节轴122相连用以调节最外侧的上成形辊121分体部分横向移动的横向调节电机123、通过纵向轨道125与横向调节电机123相连用以调节最外侧的上成形辊121分体部分纵向移动的纵向调节电机124。通过横向调节电机123带动调节轴驱动最左侧或最右侧的上成形辊121分体部分进行横向移动，通过纵向调节电机124则能够调节最左侧或最右侧的上成形辊121分体部分的纵向移动。而中部上成形辊121分体部分调节机构则具有多个，数量与其余上成形辊121分体部分相对应，包括分别与其余上成形辊121分体部分纵向相连的连杆126、与连杆126相连的双向调节电机127、供双向调节电机127横向移动的横向轨道128，所述连杆126与对应上成形辊121分体部分外侧上设置的调节轴122相连，通过双向调节电机127能够实现其余上成形辊121分体部分的横向与纵向移动。当然，所有上成形辊121的左、右分体部分的横向和纵向移动可采用控制相应调节电机实现同步与统一，也可以根据需求进行独立控制。

作为一个实施例，所述各道次的机架11间设有横梁111，各双向调节电机127的横向轨道128可布置于横梁上且连成一体。

采用上述冷弯成形装置可不更换上、下多辊成形模具13实现不同厚度变化的零件冷弯成形。若需要实现不同型腔宽度变化的零件冷弯成形，需要更换相应的下多辊成形模具13。因此，作为一个实施例，所述下多辊成形模具13根据零件型腔宽度不同设计为相应的多套，所述机架11通过可拆卸结构安装所述下多辊成形模具13，从而方便更换。

由于辊压成形具有多个道次，本发明在多个道次中除了多辊成形模具成形角度有区别外，其他均一致，因此，图4是本发明的四个道次成形的示意图，但并不代表本发明仅有或只能有四个道次成形。为了说明本发明技术方案，以其中某一道次为例来对本发明的冷弯成形方法中的调节原理进行说明：

实施例1，某多U型零件由于轻量化需求，原零件所用材料强度升高，相应用材有的厚度3mm降低到1.5mm，具体参数参见表1所示：

表1

	截面类型	楞宽度	材料	厚度	辊花工艺
						原零件	U型	100mm	Q235B	3mm	0-15-30-45-60-75-90
新零件	U型	100mm	DP600	1.5mm	0-15-30-45-60-75-90

由于厚度发生1.5mm改变，则零件成形辊之间的间隙必须发生改变，按照传统的辊压成形的方法，满足了零件底部的间隙要求，但是无法满足侧壁在成形过程中的间隙。

而本发明只用在设备上更改成形参数即可，由于每一道次成形辊角度不同，其调节参数均不相同，调节基于以下原则：

1)以下成形辊131为基准，保持下成形辊131的位置不变；

2)首先保证上多辊成形模具12与下多辊成形模具13的纵向间隙，通过纵向调节电机124及双向调节电机127同时驱动所有上成形辊121的分体部分向下移动1.5mm；

3)每对上成形辊121分体部分通过横向调节电机123与双向调节电机127驱动分别向下成形辊131左右侧壁横向移动，分别移动的距离为△W，使上成形辊121左、右分体部分的间距达到2△W，△W与每一道次的成形辊的辊花角度θn有关，即

θn为某道次成形辊的辊花角度，具体可直接参照表2进行调整：

表2

注：纵向位移参数为“+”，则为靠近板料，反之远离板料。

经过工艺调整后，无论是零件的底面还是侧面均能满足模具间隙的工艺要求，且所成形另加精度较高。

实施例2，某多U型零件的楞宽(跨度)变换，从100mm增加到150mm，如图6所示，零件工艺参数见表3所示：

表3

	截面类型	楞宽度	材料	厚度	辊花工艺
						原零件	W型	100mm	DC03	2mm	0-15-30-45-60-75-90
新零件	W型	150mm	DC03	2mm	0-15-30-45-60-75-90

零件的辊花(单组)可参见图7所示。

由于新零件的跨度在原零件宽度基础上增加了△B＝50mm，按照传统的辊压成形方法，必须使用一套新的模具，而本发明只需要更换相应的下模具，上多辊成形模具12由于可以在横、纵向移动，可以根据新零件形状进行相应的调节：

1)以下成形辊131为基准，保持下成形辊131的位置不变；

2)每对上成形辊121分体部分通过横向调节电机123及双向调节电机127进行驱动分别向下成形辊131左右侧壁横向移动1/2×△B＝25mm，使上成形辊121的左右分体部分间距达到△B，纵向位置保持不变。

通过上述调整，适用于原来100mm宽度的成形辊模具仅仅更换了多辊成形模具即可变成用于150mm宽度同厚度材料的新成形模具，且经过验证成形质量良好。

综上所述，采用本发明的多型腔板材冷弯成形装置及其方法，适用于截面为多个简单特征类型的零件加工，例如波纹板，瓦楞板等、屈服强度为600Mpa及以下的各种强度金属材料的冷弯成形。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种多型腔板材冷弯成形装置，包括数道次的多辊成形机构，每道次多辊成形机构均包括机架及设于机架上的上多辊成形模具、下多辊成形模具，上多辊成形模具具有多个连续的上成形辊，下多辊成形模具具有多个连续且相连的下成形辊，其特征在于：上多辊成形模具的多个上成形辊之间为分体式结构，且每个上成形辊均设计为左右各一部分的分体式结构，机架上设有控制每个上成形辊的左、右分体部分进行横向移动和纵向移动的驱动调节机构。

2.如权利要求1所述的一种多型腔板材冷弯成形装置，其特征在于：所述驱动调节机构包括边部上成形辊分体部分调节机构，分设与两侧机架上，均包括与最外侧的上成形辊分体部分横向相连的调节轴、与调节轴相连用以调节最外侧的上成形辊分体部分横向移动的横向调节电机、与横向调节电机相连用以调节最外侧的上成形辊分体部分纵向移动的纵向调节电机。

3.如权利要求2所述的一种多型腔板材冷弯成形装置，其特征在于：所述驱动调节机构包括中部上成形辊分体部分调节机构，分设于上多辊成形模具上方，均包括与除最外侧的其余对应上成形辊分体部分纵向相连的连杆、与连杆相连的双向调节电机、供双向调节电机横向移动的横向轨道，所述连杆与对应上成形辊分体部分的外侧相连。

4.如权利要求3所述的一种多型腔板材冷弯成形装置，其特征在于：所述机架间设有横梁，各双向调节电机的横向轨道布置于横梁上且连成一体。

5.如权利要求1所述的一种多型腔板材冷弯成形装置，其特征在于：所述下多辊成形模具根据零件型腔宽度不同设计为相应的多套，所述机架通过可拆卸结构安装所述下多辊成形模具。

6.如权利要求1所述的一种多型腔板材冷弯成形装置的冷弯成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.对各道次多辊成形机构进行调节：若零件厚度需求发生变化，通过纵向调节电机与双向调节电机一起驱动各上成形辊纵向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的纵向间距满足零件底部的厚度需求；通过横向调节电机与双向调节电机分别驱动各上成形辊的左、右分体部分进行横向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的横向间距满足零件侧壁的厚度需求；

B.经上述调节后，通过各道次多辊成形机构对来料进行依次冷弯成形。

7.如权利要求6所述的一种多型腔板材冷弯成形装置的冷弯成形方法，其特征在于，在步骤A中：所述纵向移动的距离△T为：△T＝T1-T2，T2为所需成形零件的厚度，T1为前一零件的厚度；所述横向移动后的上成形辊的左、右分体部分间距2△W为：

θn为某道次成形辊的辊花角度。

8.如权利要求6所述的一种多型腔板材冷弯成形装置的冷弯成形方法，其特征在于，在步骤A中：若零件的型腔宽度发生变化，更换相应宽度尺寸的下多辊成形模具，通过横向调节电机与双向调节电机分别驱动各上成形辊的左、右分体部分进行横向移动，以调节各上成形辊与对应下成形辊的横向间距与成形零件的型腔宽度变化相匹配。

Images