工业设计工艺知多少——辊压成型

工业设计工艺知多少——辊压成型

使用级进式滚筒可将金属板材和带材加工成肋板、槽材、角材或多边形材。这种辊压成型是一个连续的过程，每小时能够生产 4500 m 的轧制钢。

工艺简介

该金属板材成型工艺用于生产具有恒定壁厚的二维连续型材。例如，将金属带材弯成一定长度的连续的尾材、槽材、管材和多边形材。辊压成型机（模具）彼此并排安装，因此在连续过程中，它们可以将板材加工成宽达 1.4 m 的肋板、波纹板和眷妊板。轧制是一种连续操作，加工速度可达 1.25 m/s 。同时加工孔、棱和其他辅助形态以缩短加工周期。

技术说明

冷辊压成型是在室温下进行的。通常通过线圈将板材或带材装到辊压成型机上，并通过一系列级进式辊压成型机将其弯曲成所需的形状。但是，也可以加工预切板。

弯曲长度逐渐增加，超过几米：每组辊形成的弯曲略多于前一个。该图显示两个辊压成型机中至少形成了 8 个弯曲或更多。

由于设计要求精确匹配，所以辊压成型机成本很高。它们通常由硬化钢加工而成，并抛光至非常小的表面粗糙度。通水冷却和润滑剂减少了模具的磨损，并有助于保持高速生产。

固定在适当位置的辊压成型机对金属表面施加均匀的压力，因此对称的设计很容易实现，并且不太可能有外倾或弯曲。

包括冲压和开槽在内的操作被整合到生产过程中。在扁平金属中预切不重要的孔以缩短成型周期。

典型应用

冷轧产品的例子包括屋顶和墙板、卡车边板、火车和汽车底盘、航空航天结构件、商店配件、建筑结构梁以及大件家电的外壳和支架。

相关工艺

挤压成型、折弯成型和辊锻成型都是用于生产类似的连续型材所进行的辊压成型。在辊压成型过程中，连续型材被切割成一定尺度的短零件，也可通过金属冲压加工。辊压成型仅限于生产具有恒定壁厚的型材，而挤压和辊锻则可用于生产具有不同壁厚的型材和不能通过弯囿单片材料（如工字钢）生产的零与辊压成型一样，折弯成型生产连续的型材。然而，每个弯曲都是折弯成型中的另一个操作，因为辊压成型是连续的，所以它是更快的生产工

加工质量

弯曲板材会增加其强度，辊压成型结合了金属的延展性和强度，可生产出刚性更高且轻便的零件。

冷加工钢显著改善了金属材料的晶垃取向，从而提高了强度。

辊压成型机不影响加工金属的表面粗糙度，并且角度精确到±1°之间，以及尺寸偏差介于 0.125 mrn 和0.25 mm 之间。

设计机遇

辊压成型用于制造标准件和定制产品。许多材料很容获得，这降低了模具成本和最小生产量要求。然而，可以使用有限元分析（ FEA ）软件来设计和分析新的和原创的形太模具的投资可以通过提高生产量来消化。该工艺可用于生产各种型材，从肋板、槽材到箱型材。用这种方法制造的空心管和箱型材是缝焊的，因为它们形成封闭的截面形状。

具有底切特征（不能直接由滚筒滚压的盲角}的复杂形状、急剧弯和折边连接可以通过多个辊压成型机依次实现。

辊压成型是一个连续的工艺，可以制造任何长度的零件，但为了便于处理，一般限制在 20 m。在辊压时可以将型材切割成一定长度，在全速时可以生产短至 0.02m 的零件。。

设计注意事项

模具和转换（设置）在辊压成型中是花蜚不菲的，因此这个工艺仅适合用于加工 1 500 rn 以上的板材或带材。最重要的是弯曲只能在生产线上进行。它们的半径等于或大于材料厚度。

横截面的深度将影响模具的成本。零件通常设计成深度小于辊压成型机的开口，以确保工件弯曲的精度和质量。

可以加工的带材或板材的宽度受制造商能力的限制。限制在 0.5m 以内的情况并不少见。尽管多个辊子并排可以加工宽度大于 0.5 m 的板材，但这种宽度要求更加专业化的技术，且装备加工机械成本高昂。辊压成型所加工板材的板厚涌常限制在0.5～5mm 弯曲处应该至少是带材边缘厚度的 3 倍，否则可能无法弯曲成型。。

适用材料

几乎所有的金属都可以用这种方式加工成型。但是，它最常于不适合挤压的金属，如不锈钢碳钢和镀锌钢。

加工成本

专用模具将大幅提高单价，但取决于弯曲的大小和复杂程度。模具成本通常等于金属冲压使的级进式模具。

加工周期取决于加工型材的复杂程度、金属的厚度和截断长度。简单型材的加工速度可以达到 4500 m/ho。

环境影响

弯曲是对材料和能源的有效利用。尽管在加工或精加工过程中可能产生废料，但在辊压成型中不会发生。