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1、本科毕业设计（论文）题 目 YX35-125-750彩板瓦成型工艺及成型机设计 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 指导教师 目 录摘 要IAbstractII前言III1绪论11.1滚压成型简介11.2滚压成型的特点11.3滚压成型产品11.4滚压成形的应用21.5滚压成型的发展51.5.1国内外滚压成型技术发展概况51.5.2滚压成型技术发展趋势51.6滚压成型设备71.6.1轻合金滚压成型机81.6.2拱形支架滚压成型机91.6.3彩钢板滚压成型机102板料滚压成型112.1成型原理112.2滚压成形力132.3成型特点142.4常用材料152.5加工条件152.5.1加工前
2、表面162.5.2加工前尺寸162.5.3润滑和清洗162.5.4加工部分的硬度162.6辊轮设计172.6.1制作形状172.6.2花型展开图172.6.3成形直边角度172.6.4导向线的确定182.6.5辊轮节圆直径182.6.6辊道数192.6.7辊轮孔型的间隙192.6.8辊轮材料193成形工艺设计213.1成型方案213.1.1成型方法213.1.2成形顺序223.1.3变形量的分配223.1.4花型展开图233.1.4辊轮直径253.2滚压成形力及扭矩263.3选择电动机与减速器284传动件校核294.1链传动部分设计294.1.1滚轮轴间链传动294.1.2减速器与主轴间链传动
3、314.2齿轮的设计校核334.2.1按齿面接触强度计算334.2.2按齿根弯曲强度计算354.2.3齿轮几何尺寸364.3传动轴的计算校核364.4轴承的选用校核404.5键的选用校核40结论42致谢44参考文献45YX35125750彩板瓦成型工艺及成型机设计YX35-125-750彩板瓦成型工艺及专机设计摘 要彩板瓦的成型加工工艺普遍采用滚压成形加工工艺。滚压成型技术是一种高效金属成型技术。滚压成形加工是通过连续布置的数组成形轧辊对板料不断进行横向弯曲，将平整的板料轧制成所需的截面形状如板材、管材、型材等的一种成型方法。这种成型方法适用于断面形状均匀，成型尺寸较长的各种产品的大批量生产。
4、根据生产要求，可以布置与成型机同步的切断机、压力机、焊接机等，能够同时对产品进行切断、压纹、焊接等加工，极大的提高生产效率。近年来，随着计算机软件的快速发展，已经有了许多成熟的滚压成型CAD/CAE/CAM系统，能够为整个滚压成形过程提供全面的软件解决方案。关键字：滚压成形；板料；工艺；YX35-125-750 MOIRE TILE FORMING TECHNOLOGY AND THIS SPECIAL MACHINES DESIGNAbstractThe forming process of color tile commonly used in roll forming process.
5、Rolling forming technology is an advanced metal forming technology. Roll forming process is a forming method by which the sheet metal is continuously subjected to transverse bending, and the flat sheet can be rolled into a desired cross section shape such as plate, tube, profile and so on. This meth
6、od is suitable for forming uniform cross-section shape, mass production of various products of longer size forming. According to the production requirements, can be arranged and molding machine synchronous cutting machine, press machine, welding machine, capable of simultaneously cutting, embossing,
7、 welding and other processing of products, improve the production efficiency. In recent years, with the rapid development of computer software, there have been many mature rolling forming CAD/CAE/CAM system, to the entire roll forming process provides comprehensive software solutionsKEY WORDS：Roll f
8、orming；Sheet metal；Technology；前言彩钢瓦作为一种新兴的建筑材料，它的出现改变了大型厂房，仓库等屋面的建造方法，为一些临时房屋、隔离墙等的搭建提供了方便，节省了建筑材料。彩板瓦加所使用的辊压成型技术是一种高效金属成型技术，可以进行辊压加工的材料范围十分广泛，最具代表性的就是低碳钢、有色金属这种类型的材料。辊压成型与其他金属成型技术相比，不仅效率提高，成品率也提高了不少。在产品方面也是具有十分显著的优势：产品的质量有保证，强度也比预定参数要高。在进行大量的工件生产时选用这种技术，可以得到最可观的经济效益。彩钢板作为当今世界推崇的新兴材料具备很多的优点。彩钢板重量轻，便
9、于运输，不管在郊区还是市区都可以使用，彩钢板外观美观色彩鲜艳，节约成本。众多行业被彩钢板的优点所吸引，彩钢板的使用范围不断在拓宽。彩钢板还是一种节能环保产品，在国外这样的产品同样是受到很多欢迎和关注的，中国是彩钢板生产大国，国内彩钢板发展的相当迅速，彩钢板的种类也剧增，众多彩钢板进行了出口，可以说中国制造的彩钢板已经走上了世界。彩钢板的需求不断增高，众多生厂商也纷纷投入这个行业中。促进彩钢板行业高速发展的过程中，也不断供应着市场需求，竞争也愈发激烈。任何一种材料的广泛应用，都缺少不了一种高效快速的成型工艺。本文基于彩钢板的成型工艺以及成型机设计，对滚压成形的原理等方面进行了深入的分析。III1
10、绪论1.1滚压成型简介滚压成型这种加工工艺有多种叫法，有来源于水泥行业从英文中翻译而来的叫法：辊压成型、辊轧成型、辊弯成型等；还有一种从俄文翻译而来的叫法为冷弯成型，多用于钢铁冶金行业1。滚压成型加工是建立在材料的物理性质基础上的。依靠材料的塑性特征，利用高强度且表面光滑的滚柱、轧辊等与加工表面接触，使产生微量的塑性变形从而逐步生产出所需的零部件产品。滚压成形加工是一种塑性加工成形过程，在成形过程中只有弯曲变形。坯料的厚度在成型过程中基本保持不变，但在弯角处会轻微变薄。被滚压加工的工件表面粗糙度瞬间就能够达到Ry0.1-0.8m。加工表面硬化后其耐磨性得到提高的同时疲劳强度也增加了30%，具有
11、切削加工中无法得到的优点2。1.2滚压成型的特点（1）成型效率高，适合于大批量生产；（2）基本没有加工长度方面的限制；（3）产品精度高，一致性好；（4）产品的表面质量好；（5）滚压成型生产机组中可以集成其它辅助加工工序，如在线冲孔、压印、弯圆、焊接、铆接等；（6）与冲压工艺相比能够节约材料20%-30%左右；（7）适用与高强度钢的成型；（8）设备投入低、换模具更换产品方便；（9）截面复杂冲压无可替代。1.3滚压成型产品作为一种高效金属成型技术，可用于滚压成形加工的材料也十分广泛，主要有低碳钢、有色金属等塑性、韧性良好的材料。其产品具有表面光洁、尺寸精确等优点。这种加工方法特别适合于大批量纵向长
12、度较大的各种孔型型钢的生产加工。滚压型钢主要产品种有：有C型钢、薄槽钢、薄V型钢、薄Z型钢、带缘Z型钢、帽形型钢等轻质型钢，瓦楞钢板、波纹钢板等宽幅截面材，钢板桩、道路护栏等大型截面材，以及窗框等小型截面材，圆形、角形等钢管以及结构用冷弯方矩形管，客车用冷弯钢，卷帘门及钢窗用型钢，低压流体输送用焊管，通用开口冷弯型钢，建筑用钢结构冷弯型钢，以及各种断面的冷弯异型材3。主要应用于公路建设、钢结构、汽车制造、集装箱、铁道车辆、钢模板与脚手架、桥梁、电器柜、悬挂输送机、电缆桥架、货架、电梯导轨、龙骨钢、蔬菜大棚、农业机械、谷物仓储、家具及防火设备等方面。图1.1滚压成型产品1.4滚压成形的应用（1）
13、螺纹滚压成形大约100多年前，滚压成形技术就被用于螺纹件的加工制造中。图1.1为螺纹牙形滚压成形过程。在飞机等航空设备的设计制造过程中，对主承力结构的连接件有较高强度要求。为保证螺纹具有对疲劳寿命有利的压应力状态，高性能航空紧固件都在热处理后滚压成形4。图1.2螺纹滚压成形过程用于飞机关键连接接头的螺栓材料强度等级要求高达1100MPa以上，且在600C高温环境下仍具有良好的机械性能。为满足疲劳寿命要求，螺纹一般都在毛坯件热处理后进行成形加工。国产牌号为GH4619的镍基高温合金，在热处理后材料强度超过1500MPa，表面硬度达到HRC4348，但是延伸率仅有8%14%。冷滚压成形的高强螺纹紧
14、固件，在成形过程中因强烈的加工硬化现象产生一系列问题：（1）滚丝轮寿命较短，易崩牙（2）毛坯件易产生裂纹、折迭超标。通过对实验以及实际生产中各种数据的研究分析发现，温滚压成形的高强螺纹紧固件，无论在工件质量或工具寿命都展现出了相对出色的数据结果。（2）齿轮滚压成形齿轮的滚压成形加工常用范成法进行加工5，图1.2为范成法加工原理示意图。这种成形法可用于加工各类圆柱齿轮，具有效率高、刀具损耗小等优点。现有研究结果表明，通过合理控制滚压成形力、成形次数、刀具前进或回转方向可以提高齿轮精度。甚至能够加工5级精度的齿轮，加工斜齿轮时可以解决拔模问题。图1.3齿轮滚压成形原理示意图（3三维曲面成型三维曲面
15、零件广泛应用于汽车、轮船、飞机、高铁、压力容器等领域。传统的加工工艺（如冲压成形）由于需要设计制造模具和加工设备，投入大、设计制造周期较长，因而适合于单件大批量生产。然而，现如今的市场需求对于产品的个性化要求日益提升，产品也要求能够快速实现多品种、小批量的生产。曲面零件的滚压成形技术常见的有增量滚压成形技术与连续滚压成形技术。增量滚压成形技术与传统的滚压成形技术相似，都是通过布置多道成型辊进行加工。这种成形方法能够实现曲面零件的快速、高效生产，并且降低了生产成本。连续滚压成形技术是一种柔性成形技术。成形机构以多点控制的柔性辊为成形工具，使板料同时产生纵向、横向弯曲变形，加工成形出三维曲面6。如
16、图1.4b所示，调节离散分布的支撑与调形机构，能够使各分段的轧辊横向(垂直于轴线方向)变形，或绕轴线弯曲一定角度。这样，成形辊整体就会沿轴线方向发生出现一定挠度的弯曲变形，上下轧辊之间间隙也会不均匀分布。这样，板料就会发生曲面弯曲，如图1.4a所示。通过来返往复加工，最终实现对板料的成形加工。图1.4曲面成形(a)基本原理图(b)成形试验装置在实际生产过程中，可根据客户需求调整轧辊改变零件的曲面形状，采用自动控制生产，产品零件具有较好的表面质量与成形精度。 1.5滚压成型的发展1.5.1国内外滚压成型技术发展概况国外滚压成型技术的研究，已经有将近200年的历史了。大体可以分为三个阶段：1838
17、1909年为第一阶段，这段时间是对滚压成型的探索阶段，整体理论研究进展缓慢。19101959年是第二阶段，这是滚压成型工艺逐步成熟和推广使用辊式冷弯成形工艺的阶段。第三阶段是1960年至今，这是滚压成形理论研究与生产徐苏发展的阶段。具体表现在以下几个方面：1）滚压成型产品产量不断增加；2）理论研究工作不断展开深入；3）产品种类不断增加，产品结构不断创新7。在国内，滚压成型生产研究较晚。我国冷弯型钢生产起始于20世纪50-60年代，生产厂家集中于鞍山、上海、重庆等个别地区，主要服务于农机业。20世纪80年代，是第一次发展高潮，生产厂家扩大到华东、华北、东北等地区，服务范围也扩大到货车、客车、建筑
18、门窗、公路护栏、货架、电器等行业，但都限于中小型机组，品种规格较少，约2000种；材质均为普碳钢，全部冷弯型钢产量约占钢材总量的1-1.5%，与世界各国相比差距很大。近年来，钢铁行业的不断发展壮大，滚压型钢也迎来了一次高速发展的浪潮。截止目前，我国共有1000多条冷弯型钢生产线，生产能力达到每年1500万吨。今年两会召开期间，“十三五”规划指出：为解决钢铁冶金行业产能过剩问题，国家将进一步缩减钢产量，并关闭一部分中小型企业。虽然滚压型钢目前市场潜力很大，但重点研究工作仍应该放在使用高新技术生产绿色环保高质量产品的研发，以及新工艺、新技术的开发。这样才有利于保持市场占有率，赶超国际顶尖水平。1.
19、5.2滚压成型技术发展趋势（1）CAD/CAE技术应用尽管滚压型钢具产量很大，应用广泛。但滚压成型技术仍然被认为是一种“未掌握的艺术”，它的特点和规律还没有被人们完全认识掌握。作为一个复杂的成形过程，滚压成形受很多因素的影响。但产品的最终截面形状始终是由轧辊所决定的，轧辊的合理设计、装配、调试将影响到整个生产过程的效率8。北方工业大学机电研究所现在所使用的计算机系统已能够实现对轧辊从设计到数控加工的一体化功能。滚压成形过程中材料的横向弯曲、纵向应变、边缘弯曲等变量，一直是滚压成形机理研究的重要内容。过去受限于对于材料变形中微观变化缺少观察、研究手段，并没有取得很大的进展。然而由于计算机软件及有
20、限元仿真分析技术的发展，滚压成形工艺发展得以不断深入。无论是利用现有的有限元分析软件，还是基于其基础理论的开发软件，都可以进行变形仿真、应力分析等研究。德国date M公司所研发的COPRA软件系统，已能够实现对产品从花型设计到生产模拟、成本计算、质量监管等整个过程全面、集成的软件解决方案。图1.3为日本的学者对直缝焊钢管滚压成型过程及变形特性模拟分析的部分结果，并得出采用热效应区的最外层表面的金属流动线，以及在壁厚方向等温焊接方法可以降低最大倾斜角的结论。随着研究的深入，将会不断有专用于滚压成形的软件系统被开发，有限元分析法也将得到更广泛的应用。1.5焊管滚压成形过程（2）柔性滚压成型技术柔
21、性滚压成型技术是将人工智能技术、计算机控制技术应用到滚压成型生产中。柔性滚压成形机是由一道道相对独立存在的生产控制单元共同构成的。图1.6是一种单轴柔性滚压成型机组。在实际生产过程中，控制电机将按照数控程序调整各道次的轧辊的横向位置、旋转角度和机架的位置来生产所需截面形状的型材。图1.6单轴柔性滚压成型机柔性滚压成型技术在实际生产中具有显著优势。柔性滚压成型技术自动化程度高，计算机可以自动生成数控程序进行生产。一条生产线可以生产制造多种花型的产品，大批量生产成本更低。对于一些复杂断面的型材，无需在进行轧辊的设计，提高生产效率。所以，国内外对于柔性滚压成型技术将会不断加大研发投入。1.6滚压成型
22、设备滚压成型生产线一般能够完成上料、开卷、校平、切头、成形、校直、切断、出料、入库整个加工工艺流程的自动控制加工9。常见的滚压成型机组有：宽幅压型板机组，主要生产各类彩钢板、波纹瓦、复合板等宽幅截面型材；小型板式机组，主要生产角钢、方钢管、C型钢等小截面型材；高精度滚压成型机组，能够在加工范围内根据产品需求调整轧辊，同一机组可生产多种规格同类型型钢；特色滚压成型机组，可以快速更换压辊组，能够生产各类型的型材，这类机组是今后的研发重点。滚压成型机是整个生产机组的核心部分，可分为悬臂式、双端式、通轴双端式、标准式(传统式)、双层式、成组快换式和并列式。1.6.1轻合金滚压成型机轻合金滚压成型机主要
23、用于轻合金薄板材料的加工。成型机可以通过更换不同的刀具改变材料的成型形状，能够进行卷边、弯边、切边等成型加工。成型机结构示意图如图1.6所示，可分为动力部分、传动部分、工作部分、控制部分和检测部分10。图1.7轻合金滚压成型机（1.压力表2.调压阀3.主机4.立柱5.升降丝杠6.夹紧缸7.夹紧压头8.顶出缸(工件)9.回转并作台(连主轴)10.刀具11.靠模12.进给装置13.工作气缸）动力部分主要功能是将外接电源合理分配到机床各部位，如异步电机、电磁阀、气压泵等。传动部分通过变速器调节转速把电动机输出的转矩传递到主轴上。工作部分是成型机的主要部分。它由横向切断单元、纵向切断单元、卷边滚压单元
24、构成。各个单元独立工作，组合完成加工工作。控制部分是成型机的PLC电气控制系统。检测部分用于检测成型机各部分的工作状态，并反馈给控制部分调整成型机工作状态11。这种成型机具备一定的数控自动化加工水平，适用于一些中小型合金产品（如脸盆、锅等）的加工成型。当成型机开始工作时，夹紧缸电磁阀得电，气体进入夹紧气缸推动活塞向下运动夹紧工件，工作气缸电磁阀得电，工作台运动，当刀具到达指定位置后，主轴转动开始加工工件。加工完成后，主轴停止运动，压紧缸电磁阀和工作台电磁阀得电，工作台和压紧气缸回到原点，更换零件开始下一次加工。1.6.2拱形支架滚压成型机拱形支架滚压成型机用于U型钢的生产。根据国内外滚压成型机
25、加工方式，其滚压成型原理大致有5种12：1）不对称3辊式滚压成形，如图1.7a；2）侧辊进给式4辊滚压成形，如图1.7b；3）6辊摆动式滚压成形，如图1.7c；4）副辊摆动式4辊滚压成形，如图1.7d；5）侧辊摆动式4辊式滚压成形，如图1.7e。c 6辊摆动式滚压成形1,2,4驱动轮3,5,6进给轮b 侧辊进给式4辊滚压成形1,2驱动轮3,4进给轮a 不对称3辊滚压成形1,2驱动轮3进给轮e 侧辊摆动式4辊滚压成形1,2驱动轮3,4进给轮d 副辊摆动式滚压成形1,2驱动轮3,4进给轮图1.7 U型钢滚压成形原理图现有研究结果表明，对于两端直线长度不大于80mm的U型钢，采用3辊式原理设计的成型
26、机，无论结构上采用何种方式都无法实现其成形加工。只有基于4辊或6辊原理设计的成型机能够实现。其中“侧辊摆动式4辊滚压成形原理”式成型机，无论滚压性能、结构形式、控制方式、生产成本都具有相当优越性。GW1型拱形支架滚压成型机正是基于这种原理设计的13，是目前国内比较先进的矿用U型钢滚压设备。该设备适用于18U、25U、29U、36U四种U型钢经调质(屈服极限600MPa)后的半圆拱可缩性支架、三心拱直腿可缩性支架、三心拱曲腿可缩性支架、圆形等可缩性支架的梁和腿。生产的产品完全符合巷道金属支架系列MTl43-86标准。1.6.3彩钢板滚压成型机现在市场上使用的彩钢板有多种规格，常见的有470型、6
27、00型、750型、760型、820型、900型等。各种型号的彩钢板都是彩色冷轧镀锌板滚压成型而成，具有良好的耐腐蚀性和较高的机械强度，适用于各类钢结构建筑物的屋面需求14。这里就上海浦东国际机场二期航站楼屋面使用的YX51360型彩钢板成型机组进行介绍。YX51360型彩板成型机组将板料滚压成型与曲面成型结合起来，能够实现对产品的正反曲面弯弧。成型板料曲线光滑合理，无瑕疵。机组主要由液压放料机、辊压成型主机、液压成型剪、正反曲面弯弧机构、PLC控制台、液压站等组成15。滚压成型机是整套机组核心。成型机通过16道轧辊能够生产普通YX51360型彩钢板。当需要生产曲面板时，需要把第15道辊更换为齿
28、形轧辊。齿形轧辊要求保证与主成型轧辊的水平与纵向中心一致。齿形轧辊的主要作用是保证板型的稳定，使其不会因曲面成型而使板型出现变形、浪边、坍塌等缺陷。在第16道成型辊处装有升降机构，通过调整辊道与主机轧辊的相对高度可以生产出不同的曲面板型。当其较低时，生产正弧板，反之则生产反弧板。成型机组具有高自动化生产控制系统。当采用自动生产模式时，机组通过计算机控制调节。只需要输入产品的数据，整个机组就能实现自动弯弧、剪切生产出符合用户要求的产品。即使手工生产时，工人也仅需要通过操作按钮控制机组的运行状况。2板料滚压成型板料的滚压成型改变板料的形状，而不改变厚度。因此，特别适用于各种截面形状复杂而壁厚较薄的
29、大尺寸型钢生产。其产品具有良好的延展性、抗压性、抗拉性以及抗剪切性，适用范围宽广。2.1成型原理板料的滚压成型是造船、汽车、航空等行业中常用的成形加工方法，成型过程如图2.1所示。在成型过程中板料随着辊轮的旋转运动，在板料向前运动的同时逐步弯曲成型，最终获得所需的截面形状。坯料的纵向变形过程如图2.2所示，坯料从第一道对辊处进入成形加工，出现微量弯曲变形，随着辊轮的顺次送进加工，板料的纵向弯曲变形程度不断逐步加深，当从最后一道成型辊中送出时就已经是符合加工要求的型材了16。图2.1板料滚压成形过程图2.2板料纵向弯曲过程图2.3是单槽面的型材在两道成形辊间的变形过程。为了表示清楚，图中并没有显
30、图2.3槽面弯曲过程示出上轧辊及前一道成型辊。现有研究结果表明17，成型过程可以认为是在三个区域中完成的：区域的弯曲角度保持不变，区域的弯曲角度开始改变，但带材并不与轧辊接触，区域带材在轧辊的作用下弯曲角度发生改变。在区域，轧辊开始接触加工面，板料受轧辊的变形力作用出现弯曲变形。区域是塑性变形发生区，板料在轧辊的作用下发生局部塑性变形。随后，在经过轧辊的最大作用力后，加工面与轧辊分离。之后板料进入过渡区域，在这里，板料会发生部分弹性还原。在实际的成形加工过程中，板料不断的通过一道道的成型辊，连续反复进行着这种变形过程。这种加工方法同时具有光整和表面形变强化两种功能。根据金属变形理论，当表面相对
31、光滑的刚性表面对相对粗糙的金属表面的压力达到峰值时，被加工金属不仅仅会发生塑性变形，金属内部原子的距离也会出现变化并发生错滑位移。应力张量的分布使被加工表面粗糙度波峰和波谷的值减小，使表面变得平滑。随着金属变形程度的加深，材料的屈服极限、强度极限和硬度在不断增加，而金属延伸率和断面收缩率在不断减小。根据切口冲击试验研究发现，随着滚压成形加工余量的变大，金属韧性会随着提高，达到一定值后会逐渐降低。在金属韧性相对最好的区段进行滚压成形加工能够减少加工缺陷，提高产品的屈服极限、疲劳极限、耐磨性、抗腐蚀性、表面硬度和强，改善了产品的使用性能18。2.2滚压成形力根据对实际生产过程中的数据结果研究发现，
32、轧辊对于坯料的压力，从板料进入区域末端时开始增加，在区域终端时达到最大值。为了使板料比较容易被上下辊轮咬入加工区域，可以将辊轮接触部分端部制成三角状牙形，使其能够快速进入加工区域。需要注意的是，在实际的生产过程中，板料与轧辊之间的接触状态十分复杂。一般情况下，板料与下轧辊的接触区域相对上轧辊要较为长一些。由图2.3可以看出，坯料在与轧辊接触之前就已经发生了弯曲变形。当弯曲变形量较大时，这种变形就发生的更加明显。因此，需要特别注意控制每道成型辊的弯曲变形量不要过大。2.3成型特点滚压成型工艺就是通过滚压使板料达到一定的设计形状要求的一种工艺。板料的滚压成形是将金属带料卷顺次通过数道连续排列放置的
33、成型轧辊，在加工过程中，带料随着辊轮的转动向前运动的同时进行成形加工，最终加工出产品要求的截面形状的一种加工方法。这种加工方法具有如下特征20：(1)滚压成形适合于尺寸较长的等厚度断面制件的大批量生产，由于是辊轮送进，所以就有可能与冲孔、起伏成形、焊接、切断等其他加工装置连动进而使多种工艺的连续化生产成为可能；(2)冲压加工由于大尺寸产品的冲压弯曲必须使用大型设备，所以滚压成型是相对经济的。但是，在制件小尺寸、高精度、多品种的小批量生产的情况下，冲压成型是相对经济的；(3)在进行拉深加工时，使用滚压成型工艺进行加工，不容易产生翘曲、扭转等缺陷；(4)由于板厚方向没有压下量，与冲压相比，滚压成形
34、设备的强度底而结构简单；(4)由于经各辊轮孔型的变形量小，故加工表面良好，涂覆材料也适用；(5)由于是做弯曲加工，能够成形的弯角大小受到材料弯曲性能的限制。滚压成形工艺与弯曲工艺有许多相似之处，但在设计过程中，滚压成形工艺要考虑到以下几个方面：(1) 断面的展开长度和弯曲展开一样，要考虑中性层的移动；(2) 在弯曲半径很小时，要考虑到拉伸将截面宽度的增大；(3) 以轮廓外形所制定的轴线在各工步中保持一致；(4) 每对辊轮对型材壁的弯曲角度有所限制，否则将产生滚压不畅（卡壳）、制品不光滑、起皱现象；(5) 起始变形时，竖壁弯曲和底部弯曲不能同时进行；(6) 最后一对成形辊轮形状应考虑弹性回跳数据
35、。2.4常用材料根据国家产业部发布的技术规范21，滚压型材的材料应符合以下要求：(1)钢、碳素钢中，常用的多为含碳量0.2%以下的软钢，其成形是容易的。当纵长方向分布有线状夹杂物时，就容易成为弯曲裂纹的起因。当纵长方向分布有线状夹杂物时，就容易成为弯曲裂纹的起因。特别是必须使用高级材料的场合，最好是用铝镇静钢。如果是球状珠光体组织，含碳量约在0.6%以下，都可以作急剧过渡的直角弯曲。滚压成形速度为1516m/min。(2)不锈钢、13Cr、18Cr-8Ni、18Cr等不锈钢易弯曲成形。13Cr不锈钢的成形性能类似于含碳量0.3%的碳钢，18Cr-8Ni钢的成形性能稍差一些。成形速度在825m/
36、min的情况下要防止由于发热而烧伤表面。必须是轧辊表面保持清洁并且润滑良好。当板料厚度不大于2mm时，为符合生产标准，弯曲半径应取板材厚度的两倍左右。(3)Ni和Ni合金比不锈钢的成形性能稍差。成形速度要低。对板厚的要求与不锈钢相同。(4)Mg合金在冷作状态下，由于加工硬化而产生裂纹，所以滚压成形时必须加热，用红外线灯管在入口处和辊轮间加热是方便的。(5)Zn及Zn合金、Cu及软黄铜，具有良好的成型性能，在成型加工时要注意避免加工表面出现划伤等缺陷。(6)铝及耐腐蚀铝合金A2P3（含Mn1%）、A2P1（含Mg23%，Cr0.2%）等材料成形性能良好。但是硬铝合金（杜拉铝）A3P2（含Cu4%
37、，Mg0.8%）以及24S（含Cu%，Mg1.5%）就必须加热方可成形。成形速度为30m/min以下。(7)表面被覆材料；由于镀镍、镀铬材料硬度大，容易产生裂纹。但是镀铜和黄铜的材料可以滚压成形，而镀锌和镀镉的材料是容易成形的。由于浸镀材料成形困难，故必须加大弯曲半径。油漆类涂覆材料，必须以尽可能低的滚压力加工。是用韧性良好的硬质涂料（油漆）作滚压成形的条件是：将弯曲半径加大至板厚的45倍。(8)复合材料；将两种或三种金属材料重叠起来进行滚压成形的工艺是可能的，有时是在软钢上面覆上不锈钢或铜的薄板进行成形，有时还能使木材和橡胶等材料复合起来。2.5加工条件2.5.1加工前表面因为滚压成形加工过
38、程中成型轧辊将会碾压过成型零件的表面，所以成型加工后的工件表面粗糙度很大程度上受到加工前工件表面状态的影响22。如果加工前表面粗糙度较大，即凸起部分和凹陷部分的尺寸较大。那么加工后，工件表面粗糙程度的波峰与波谷值不会发生较大的变化，成型零件的表面这两就变得较差。除此之外，成型后的工件表面质量还受凹凸部分的形状影响。一般由车削加工后工件表面的粗糙形状较为规则，如果表面粗糙度不大，那么成型后能够得到较为理想的工件表面，同时滚压刀具的磨损也较小。2.5.2加工前尺寸滚压成形加工前后，工件的尺寸将会发生变化，这是由滚压成形加工工艺的特点所导致的。以管类零件为例，成形后内径会扩大，而外径则会减小。这个变
39、化量受到毛坯材料性能与成形变形量的影响。为了保证成形产品的尺寸在公差范围内，在编制工艺过程中要考虑到每次滚压后零件尺寸的变化。一般都需要进行两三次试加工观察其变形量。2.5.3润滑和清洗在滚压成形加工的过程中，会伴有细微粉尘的产生。这些粉尘会影响表面加工质量，加快轧辊等成形工具的磨损速度。所以，在成型过程中需要切削液进行清洗，同时对辊轮润滑。高粘度的切削液虽然具有较好的润滑性能，但对于粉尘的清洗能力较差，所以选用低粘度切削液。在进行加工前，可用煤油对辊轮进行清洗。工件表面的清洁，可以使用水溶性低粘度切削液。为保证润滑性能，可以在切削液中加5%左右的润滑油。2.5.4加工部分的硬度为保证刀具寿命
40、，一般滚压成形工具（如轧辊、滚压头等）能够加工的工件表面硬度不应超过40HRC。一些特制的工具也可以加工硬度值在55HRC以下的工件。在高英工件进行成形加工时，由于加工面承受了较大的压力，工具表面常易发生损伤。但是减小单次滚压成形量，不仅能够保证工具寿命，而且能够加工出高精度产品。2.6辊轮设计滚压成型中，辊轮设计是最重要的技术，但是，在理论上并不完整，而以经验和推断占八成，理论占二成，实验因素很多。2.6.1制作形状考虑所需形状的时候，首先要避免制件断面形状出现太深的沟槽，对于弯曲半径，要考虑材质的弯曲性能，避免急剧过度的尖角，死尖角成型是难以达到精度要求的。这些是首要的基本条件。2.6.2
41、花型展开图当着手设计时，要考虑所需断面的形状，接着，绘制把弯曲条件逐渐展开直至回复到平板料的展开草图。对如图2.5所示那样的将展开过程的形状叠放在同一张纸上的花型展开图进行分析研究。这种方法，无论是对于形状简单的断面还是复杂的断面都是有效的研究方法。进而就可以从整体上考察一个辊轮孔型移至另一个辊轮孔型的时候，高度方向和宽度方向的弯曲加工有无不合理的地方。板料的槽形应该尽量不要过深 23。图2.5花型展开图2.6.3成形直边角度如图2.6所示那样，材料成型的最大高度h应是基于底线向上增加的。在设计过程中取成形直边角度只时，要注意使其合理易于成型。对于软质材料采用3左右即可，但边缘部分的延伸过大恐
42、怕就有发生边缘波纹的危险。对于不锈钢也有资料认为最好是135，但是只要取为125对大部分金属材料都是安全可行的。如果在图中把辊轮的工位间距取为d，花型展开图和各辊轮的孔型设计图只需要给定各工位上的成型高度就可以作出。图2.6成形直边的角度和成形高度2.6.4导向线的确定水平导向线和垂直导向线是为了保证在成型加工过程中板料向前运动的同时能够加工出所需的截面形状。水平导向线能够确定辊轮的节圆直径，它保证了同一道成型辊上所有辊轮都在同一水平面上。垂直导向线是为了保证每一道成型辊两侧的成型加工量都是均等的。它与辊轮轴线垂直，如果槽型截面是对称断面，那么迟滞导向线与截面中线保持一致。图2.7垂直导向线与
43、节圆直径2.6.5辊轮节圆直径如图2.7所示，辊轮的节圆直径是上下辊轮的理论基准直径。在节圆直径处上下辊轮完全咬合，板料在加工过程中不会发生相对滑动。在其余地方进行加工，板料就会和辊轮之间出现相对滑动。将辊轮节圆直径选在成形辊轮孔型的哪个点上是一个重要的问题。从理想的角度出发，最好是选在辊轮受力最大的点上，但是这些点在每一组成形辊轮上市变化的。在这里，如考虑设计得使通过第一组辊轮直至最后一组辊轮的水平导向线和辊轮节圆直径相一致，那么，在各辊轮中，使节圆直径与断面形状的底面或者与断面高度的中心相重合就方便了。节圆直径的长度要在每一孔型中增加0.51.0%左右，朝着最后一组辊轮方向对材料给力拉伸作
44、用以防止弯曲和扭转。2.6.6辊道数如何确定需要布置多少道成型辊，这仍然是一个相对困难的问题。但是对于简单断面的成形，如图2.6所示那样确定成形直边的上升角度为125，辊道数n就可以用下式确定24：n=Ll=Hcot125l (2.1)式中符号：L成形设备全长，mmH最大成形高度，mml工位间距，mm但是对于复杂断面，照此沿用是不行的，需增加辊轮数量才行。如果利用托辊或边辊从横向加工，则可以减少垂直成形辊轮的数量。2.6.7辊轮孔型的间隙在滚压成形中，板厚不会出现变厚的现象，对于弯曲部分，由于材料变薄，因此就可以取间隙等于材料的厚度。由于除去辊轮节圆直径之外，原则上都要发生滑移，所以对于节圆直
45、径以外的点，倒是取得较板厚大一些更为安全。为此，对于最后一组辊轮孔型以外的中间孔型，最好是把间隙取得大一些。2.6.8辊轮材料一般常常将碳素工具钢、合金工具钢等淬火到表面硬度HRC50左右作为辊轮材料使用。一些尺寸较大的辊轮可以使用特殊的铸钢，对于毛坯材料较软的产品的滚压成形也可以使用铸铁作为辊轮材料。为防止出现划伤等加工缺陷可以再表面镀硬铬或硬质青铜处理。再者说，由于辊轮孔型的各个部分产生磨损的情况各不相同，因此，就有局部更换的必要了。对于形状复杂的成形辊轮，组合式辊轮比整体式辊轮更为方便25。再本次设计中，使用45钢作为辊轮材料，表面镀硬铬。3成形工艺设计3.1成型方案图3.1花型图3.1
46、.1成型方法3.1.2成形顺序成形顺序一般有三种：3.1.3变形量的分配3.2滚压成形力及扭矩3.3选择电动机与减速器4传动件校核结论本毕业设计通过对彩板瓦辊压机的设计，着重分析了滚压成型的工作原理以及滚压机的工作原理，滚压机的整机结构包括上下料机构、滚压设备、动力传动以及调节控制部分。通过对电机传动、滚子链传动、齿轮传动、普通轴的传动等结构的分析、设计、计算和校核，具体分析了各个传动所需的计算过程，并进行校核，部分零件的设计图样附图所示。通过一系列的计算，设计及校核，各个传动机构均满足机器要求，结合实际需要，就将此设计应用于实际生产中提供了可能。通过不断的改进，使我此次设计的机器效率高、操作简单、维护方便，能够迎合市场要求。通过此次毕业设计，我收获了很多东西，以前的学习一直仅限于理论知识的学习，很多实际的问题没有碰到，理论的设计往往是在理想的情况下进行的，以至于让我误认为设计是一项简单的工作。刚开始接触到毕业设计时我仍然抱着原来的心态，结果发现真正的设计是需要考虑很多实际问题的，于是我开始认真的研究我所需要设计的课题。在老师的指导下，我努力的搜索一些与本课题相关的资料，认真的听老师的讲解，