[发明专利]曲面壳板加工设备

说明书

本发明涉及一种利用连续局部成形将板料加工成曲面壳板的设备。

在石油化工、冶金和建筑行业，曲面壳板常用于制造各种储罐，如球形储罐，圆柱形储罐，和建筑结构，如房屋屋顶。此外，它们还被用于制造大型抛物面接收天线。目前用于加工曲面壳板的设备主要有三种，即冲压设备，滚压设备和旋压设备。

利用冲压设备加工曲面壳板是将板料放在模具上，用压力机加压使壳板成形，要求的压力机吨位大且模具昂贵。大型储罐一般是单件，小批量生产，这与压力机上模具加工板料适应于大批量生产产生巨大的矛盾，其结果是经济上不合算。

利用滚压设备加工曲面壳板是使板料通过由数对凹形辊和凸形辊间形成的滚道，一次行程完成曲面壳板的成形。这种设备用于加工曲面壳板时，成形辊的长度需大于板料的宽度，因此加工的曲面壳板宽度受到辊刚度的限制。目前滚压的最大宽度为2100毫米。滚压成形后的曲面壳板的边缘常有局部波纹，需要后继的整形工序进行整形。参见建筑工业出版社1990年出版，王嘉麟主编“球形储罐建造技术”P88～90。

不管是冲压设备还是滚压设备，在加工曲面壳板时均存在需要昂贵的大型模具(在滚压设备中，模具由滚压辊组成)，这与与曲面壳板多品种，小批量生产产生巨大的矛盾。

旋压设备是一种连续局部成形设备，虽不需要大型模具，但仅适用于加工具有封闭圆周边界的曲面壳板。参见机械工业出版社1986年出版，王成和等著的“旋压技术”。

长期以来，人们一直试图寻求一种适用于小批量，多品种加工曲面壳板，不需要大型模具，而仅需要花费不多的工装，适用面广的加工设备。

本发明的目的在于克服冲压设备和滚压设备加工曲面壳板需要大型模具，不适应于多品种，小批量生产的不足，旋压设备只能加工封闭圆周边界曲面壳板的限制，提供一种当曲面壳板的规格和尺寸发生变化时，仅需要更换几个很小的部件就能够实现曲面壳板的成形，不仅适用于加工封闭圆周边界的曲面壳板也适于加工非圆周边界曲面壳板，如长条形曲面壳板的柔性加工设备。

下面叙述的几条措施均能够实现本发明的目的。

1)将具有塑性变形能力的板料切割成一定形状的板坯，然后置于安装在同一机身上的由能够绕自身轴线转动的辊子或其类似物，如单个滚轮或能够绕同一轴线往复运动的多个滚轮等，组成的夹持装置和成形装置中。夹持装置起夹持，驱动板坯作用，并实现部分成形功能，由能够往复回转的两个夹持辊，两个边辊组成，这些夹持辊和边辊的相对位置能够根据夹持板坯，驱动板坯的需要做调整，两个夹持辊轴线能够调整成平行，上、下两个夹持辊夹持板坯，两个边辊分布在两个夹持辊轴线所决定平面的两侧的板坯部分的下方。成形装置由能够往复回转的位于板坯上方的成形辊、位于板坯下方的旋压辊以及分别分布在成形辊和旋压辊轴线所决定平面的两侧的板坯部分下方的第一边辊和第二边辊组成，旋压辊相对于成形辊错开一定的距离，成形辊和旋压辊的回转轴线与夹持装置的两夹持辊的回转轴线共面，这些辊子的相对位置能够调整。两装置中的辊子的回转、辊子回转轴的移动(方向和位置的变动)和调整采用机械--电气、气动或全液压驱动。调整夹持装置辊子的位置使其与板坯接触并施加力，板坯与夹持装置辊子接触的区域在辊子施加力形成的弯矩作用下能够产生局部弯曲塑性变形，夹持装置辊子往复正反向回转时，夹紧板坯并驱动板坯做稳定的往复运动。在夹持装置夹紧板坯后，调整成形装置辊子的位置，使其辊子对板坯施加力夹紧板坯，旋压辊将板坯向成形辊挤压，旋压辊、成形辊和夹持装置夹持辊的夹紧端配合对板坯施加弯矩，从而使板坯发生成形辊和旋压辊回转轴线所决定平面内的弯曲变形，第一边辊和第二边辊与旋压辊和成形辊配合对板坯施加弯矩使板坯在另一平面内产生弯曲变形，从而板坯与成形装置辊子接触的区域在成形装置辊子对板坯施加的力形成的弯矩作用下产生局部弯曲塑性变形。成形装置辊子往复正反向回转时，与夹持装置的辊子同步驱动(如果夹持装置的驱动力足够大以致于能保证在成形装置加工板坯时板坯做稳定的往复运动，只需用夹持装置驱动)板坯做稳定往复运动，同时成形装置的辊子移向板坯的外边缘，在此过程中，调整各辊的相对位置以适应曲面壳板不同部位曲率的变化的需要，板坯的塑性区得以扩大，直到遍及先后与成形装置各辊接触的板坯部分，板坯的这部分被加工成曲面壳板。若板坯的所有部分或夹持装置，成形装置未接触到的部分需要成形装置加工处理才能成形为要求的形状和尺寸，则在成形装置能加工到的板坯部分成形后，改变板坯的位置使需加工的部分置于成形装置能加工到的位置，夹持装置的各辊换成外形与成形装置各辊对板坯弯曲处理后得到的曲面形状相吻合的辊子或保持不变(若夹持装置下的部分不需成形装置加工)，夹持装置各辊轴线位置得到调整使各辊与已成形曲面壳板将受夹持部分接触并施加力，然后与成形装置的辊子同步驱动板坯做往复运动，成形装置加工尚需加工的部分，直到这部分处理完成就能够得到所要求的曲面壳板。