[发明专利]塑性成形板坯轧辊装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种塑性成形技术领域的装置，具体是一种用于截面形状可以变化的型材和毛坯的塑性成形板坯轧辊装置。

背景技术

渐进成形是一种采用简单工具、使待处理工件按预定轨迹发生连续的塑性变形、从而生产复杂形状的零件或毛坯的塑性成形方法，特别适合于单件制造。现有的渐进成形方法主要是针对板材成形工艺的，这是因为板材易于发生贯穿板厚的局部的塑性变形，也易于控制局部塑性变形区的变化轨迹，通过局部变形区的逐渐积累而完成整个待处理工件的成形。而工业中型材和零件毛坯的体积成形方法，如型材轧制和模锻，都要求变形区的材料发生整体变形，形成与轧辊或模腔一致的形状，尚未提出采用渐进体积成形方法生产变截面型材和毛坯的方法。德国亚琛工业大学的R.Kopp在柔性体积成形工艺方面进行了一些开创性的工作。1996年他在“Some current development trends in metal-forming technology”(Journal of Materials Processing Technology，60(1996)1-9)一文中，介绍了采用变厚度板材(tailor rolled blank)生产变厚度冲压件的方法，所用的板材是通过在板材轧制过程中随时改变辊缝高度的方式生产的、沿轧制方向厚度可变的板材。这种轧制方法在文献“Kinematische Erzeugung vonbelastungsangepaβten Langprodukten mit einem über dievariablenQuerschnitt mittels Walzen”(R.Kopp，A.Hauger，Tagungsband desAbschlusskolloquium zum DFGSchwerpunktprogramm Flexible Umformtechnik，Verlag Mainz，Aachen，1995)中作了介绍。2003年，他在“A New Rolling Processfor Strips with a Defined Cross Section”(R.Kopp，P.CIRP Annals-Manufacturing Technology，Volume 52，Issue 1，2003，Pages 197-200)一文中，提出了一种利用一个或多个简单形状的小轧辊，通过组合和多道次轧制生产厚度沿板材横向任意变化、沿轧制方向截面形状不变的板材的方法，所生产的变厚度板材也是用于冲压变厚度冲压件。2005年，他在“The Technical andCommercial Potential of an Incremental Ring Rolling Process”(J.M.Allwood，R.Kopp，D.Michels，O.Music，M.T.F.Stanistreet，A.E.Tekkaya，I.Tiedemman，CIRP Annals-Manufacturing Technology，Volume 54，Issue 1，2005，Pages 233-236)一文中，提出了在轧环机上同时利用简单形状的工作辊(mandrel)的纵向和横向运动、采用渐进体积成形方式，生产任意截面形状、沿周向截面形状不变的环形待处理工件的方法。以上几种方法生产的待处理工件具有共同的特点：一个纵向或横向截面的形状可以任意变化，但沿与该截面垂直的方向形状、尺寸不变；不能成形出不仅截面本身形状可变、且沿与该截面垂直方向也可变化的型材和毛坯。由于采用变截面型材可以沿长度方向按承载需要改变截面尺寸，因而可以有效地减轻重量、节省材料；而采用变截面毛坯生产长轴类机器零件，能显著地减少后续切削加工量，改善产品质量，因此，开发截面形状可变化的型材和毛坯的渐进轧制成形方法，适合于结构件和机器零件的单件生产和试制，并具有缩短时间、降低成本等方面的优势。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种塑性成形板坯轧辊装置，能够生产出截面形状可变化的型材和毛坯。本发明可以平衡成形载荷，成形效率较高；通过渐进成形法，可成形出变截面对称和不对称的型材和毛坯。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：四套相同结构的宽辊工作单元、四套相同结构的窄辊工作单元和机架，其中：宽辊工作单元和窄辊工作单元正对机架的中心依次间隔固定设置于机架内部，宽辊工作单元和窄辊工作单元中央所围区域构成局部塑性变形区。