CN1057948C - 金属板坯的弯圆方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种金属板坯的弯圆方法和设备，其中板坯被弯圆机构塑性变形成带恒定弯曲半径的圆弧。初出弯圆机构处于自然弯圆位置的板坯部分被导引装置在弹性变形下从弯圆位置偏移至与弯圆位置不同的输送位置并处于承受应力的状态。当板坯尾部离开弯圆机构，板坯藉此应力弹跳至输送位置，将空间腾给下一个板坯。下一板坯可在上一板坯从弯圆设备弹射出来以前就进入弯圆操作。藉此可在不影响弯圆质量的情况下缩短弯圆的时间周期。

Description

金属板坯的弯圆方法和设备

本发明涉及金属板坯弯圆的方法和设备。

在现有技术中，将例如用于制造罐体的矩形或方形的金属平板坯弯圆，然后将其轴向互相平行地伸展的两端焊接起来，从而将扳坯做成一个圆柱形壳体。

为了进行弯圆，首先要将金属板坯在弯圆装置上做出圆弧形，例如，用楔子将板坯导至一内辊上并随即通过紧压在一起的内辊和一外辊之间压紧点。这个压紧点将原来平的板坯按一个恒定的曲率半径将板坯弯曲，从而从压紧点出来的板坯部分不再沿原来进给方向直线前进，而是按曲线进入由该曲率半径限定的弯曲圆上的自然弯圆位置。在制造罐体的情况下，弯曲的板坯主要通过整个弯曲圆，从而板坯的弯圆形态表现为一个几乎封闭的圆柱壳。实际上，板坯的弯曲圆或弯圆形态可能因弯曲板坯的重量和弹性而稍有变形，但这可以通过为板坯的弯圆部分提供导引装置而加以防止。

弯曲圆的半径取决取内辊的半径，楔子的位置，以及板材的弹性(板厚和材料的弹性极限)。在罐体制造中，这个半径做成稍小于焊接好后的罐体的半径，从而弯圆的板坯可以形成一个其轴向边稍有搭接的圆柱壳。

板坯弯圆部的导引装置通常包括一个基本为圆柱形的内弯圆心轴和一个基本为空心圆柱的外导引件，它们之间的空间形成位于弯曲圆上的圆环槽。在弯圆完成后，圆柱壳沿轴向从圆环槽弹出，另一个板坯***弯曲机并进入圆环槽。

用上述已知方法弯圆一个板坯所需的时间周期由弯圆所需时间和弹射所需时间组成。弯圆时间取决于进给速率和要弯的板坯的长度。弹射时间特别取决于弯圆板坯的长度。换句话说，板坯对弯圆装置的送进必须以最小的间歇间隔开，这个最小的间歇不取决于弯圆工作本身，而取决于弯圆板坯的轴向长度和所用弹射机构。

US-2,719,562公开了一种成形金属槽的设备，该设备在将板坯逐个弯圆后叠在一起再整叠推出，并不能解决板坯弯圆后逐个弹出作进一步加工如焊接的需要。

因此，本发明的目的在于提供一种金属板坯的弯圆方法和设备，该方法和设备能够减小弯圆时间周期，但不会降低弯圆质量，也不需显著增加设备费用，例如关于一个更快的弹射机构的费用。这个目的可以通过本发明的方法和设备达到。

根据本发明的在弯圆设备上将金属板坯弯圆的方法，板坯一个接一个地被送入弯圆设备并在形成已弯圆板坯后一个接一个地从弯圆设备中被弹射出来，所述方法包括以下步骤：在一个弯圆机构中对每个板坯进行塑性变形；将每个已塑性变形的板坯移入一个自然的弯圆位置；其特征在于，还包括：紧接着每个已变形板坯的弯圆完成以后，将板坯至少其尾部移入一个与弯圆位置不同的输送位置，从而弯圆位置被腾空以供下一个进入的板坯的至少前导部分所占据，该下一个板坯在完全弯圆的板坯从弯圆设备被弹射出来以前就已进入弯圆过程。

根据本发明的用于对金属板坯进行弯圆的设备，板坯一个紧接另一个被送进该设备，该设备包括一个将板坯在送进方向送进的装置，一个将每个板坯完全弯圆的弯圆机构，以及一个将已完全弯圆的板坯一个接一个地从弯圆机构弹射出来的弹射机构，其特征在于，所述弹射机构包括将从弯圆机构释放出来的板坯的至少后端部分移送入输送位置的装置，以便弹射机构将板坯从弯圆机构送走。

本发明的优点在于，通过将弯圆板坯的后端部移换至一个不同于弯圆位置的输送位置，就可以为下一个板坯的前导部分进入弯圆位置让出了空间，即使这时前一个板坯尚未离开，或尚未完全离开弯圆装置。因此就不再需要等到弯圆装置腾空后再将下一个板坯进给入弯圆装置，这样就使得在给定的进给速率下缩短两个板坯之间的间歇成为可能，从而缩短总的弯圆时间周期。

在实现上述方法的设备中，提供了将弯圆板坯的尾部移送到输送位置的装置。这种移送之成为可能是由于导引装置使弯圆板坯的前导部分产生弹性变形，从而正在进行弯圆的板坯的后部处于欠载情况之下，一旦从压紧点松出来后就马上弹于输送位置。或者，可以在弯圆工作完成后将板坯突然停住，板坯的后部就可以靠其自身的惯性从弯圆位置被扔至输送位置。

以下结合附图对本发明的方法和设备的实施例加以描述。附图中：

图1a至1c为表示本发明的弯圆方法三个接续步骤的示意图；

图2为实行图1a至1c的方法所用设备横切面的示意图；

图3表示实行本发明的方法的另一个设备实施例的横切面；而

图4表示可在图3设备上实行的本发明方法的另一种包括六个步骤的形式的示意图。

如图1a所示，一个金属板坯1沿Z方向被送进至一个弯圆机构(该机构本身末在图1a上示出)的压紧点P(图中以两相对箭头标示)。弯圆机构本身为已知；作为图2和3所示弯圆设备80的一部分的这种弯圆机构的一个例子随后将参考图3加以详细描述。在这个弯圆机构中，直至到压紧点之前都是平的金属板坯1，在该点被压产生塑性变形而成为弧形，离开压紧点P后即带有予定的恒定的曲率半径。金属板坯1的弧形前端部分离开压紧点P后即进入一个自然的弯圆位置；其相应的弯曲圆在图1a中用点划线表示并用圆A标出。

除了弯曲圆A之外，在图1a和所有其他图中还用点划线表示出一个弹射圆B。弹射圆B的圆心B′在Z方向上偏离弯曲圆A′的圆心A′。两个圆A和B的交点用M，M′标示。弹射圆B确定了完全弯圆的金属板坯1的输送位置；一旦板坯1处于这个输送位置(此事如何发生下面将加以描述)，它将可沿轴向(即垂直于附图平面的方向)靠一个弹射装置(该装置同样为已知，未在图中示出)从弯圆设备上被弹射出来，并可被传送到例如一个焊接站(该站并不成为本发明主题的一部分)。

图1a的步骤表示金属板坯1的前导部分通过压紧点P，产生塑性变形，进入它的在弯曲圆A上的弯圆位置。

在图1b所示的步骤中，板坯1正在交点M′由弯曲圆A转移开而进入弹射圆B(该圆并不相应于弯圆位置)，转移的形式随后将结合图2加以描述。板坯1的后部仍被压紧点P夹住，结果板坯处于夹紧点P和交点M′之间的部分产生弹性变形。

图1c表示弯圆工作刚刚完成后板坯的位置。由于处于弹射圆B的板坯的前导部分的弹性变形，板坯的后部由于不再被处于弯圆A区域的压紧点P所夹持，也弹到弹射圆B的区域，从而整个板坯1现在处于弹射圆B的区域，也就是说处于输送位置。板坯1现在就可以沿轴向从弯圆设备弹射出来。与此同时下一个金属板坯2已处在进行弯圆的过程中，其前导部分进入了在弯曲圆A上的弯圆位置，弯曲圆A已及时腾空，因为板坯1的后部此时已处于弹射圆B上。板坯1并不需要立即从弯圆设备上弹出，直至板坯2的前导部分达到交点M′。

图1a至1c中所示的几何比例只是例举性的。例如，根据打算留给下一板坯的空间的多少，前一个板坯可以迟一些或早一些从弯曲圆上偏移；还有，并非严格需要(尽管这样做有利)采用这样一个弹射圆B，即其半径和弯曲圆A半径相同的圆。

图2示意性地和非常简化地表示出实行图1a至1c的方法的弯圆设备80。弯圆设备80具有一个在其弯曲圆A上配以上述压紧点P的弯圆机构10。为了简化，本身为已知的实际的弯圆机构10并不在图2中加以详细表示。弯圆设备80还具有导引装置70用以引导已弯圆的金属板坯1，2。一个内弯圆轴心20和一个外导引件30一起构成一个终止于端挡31的环槽40。弯圆设备80还设有与弹射圆B对准的上述弹射机构，图2中仅示出了该机构的两个弹射块50.1和50.2。弹性块50.1和50.2沿轴向动作，即垂直于图面的方向。在内弯圆心轴20和外导引件30的导引面上分别为弹射块50.1和50.2设有适当的凹槽22，37，36。也可以用其他的弹射装置来代替弹射块50.1，50.2。

环槽40有两段41，42。第一段41可以让金属板坯1或2进入其弯圆位置；因此它相应于弯圆位置并包含弯曲圆A的一段；它终止于A圆和B圆的交点M′。第二段42开始于交点M′，包含了一段弹射圆B，终止于端挡31。这两段41，42以内心轴20和外导引件30定界。内弯圆心轴20的断面为柠檬形，相应于圆A和B相互重叠的区域。外导引件30基本上是空心圆柱形，其断面则仿照弹射圆B。

弯曲圆A和弹射圆B之间的偏离(即圆心A′和圆心B′之间的距离)可以选择成使金属板坯1或2在弯曲圆A上前进时不会与入口端的弹射块50.2相碰撞。

已结合图1a至1c加以描述并可于图2之设备上实行的弯圆方法构成了本发明方法的一种最简单的例子，它在圆环槽40中只要求最少的导引表面(理论上只要求交点M′以后的终端导引)。这种方法可用于具有足够的固有稳定性和弹性的金属板坯。固有稳定性主要决定于所用板坯材料的弹性模量，板厚和板坯尺寸，以及所要求的弯曲半径。对于固有稳定性相对低的金属板坯(如薄板)进行弯圆时，最好提供额外的导引装置，特别是在弯圆的开始阶段和末尾阶段。据此方针发展出来的一种方法及其相应的设备以下将结合图3至9加以描述。

图3表示本发明弯圆金属板坯的设备的又一实施例。已在前面的附图中提及过并具有相同功能的元件用相同的标号标示。

从图3可以看出，弯圆机构10包括一个楔块11，一个内弯圆辊12和一个外弯圆辊13。两个弯圆辊12，13互相压靠并沿垂直于图面的方向在压紧点P将金属板坯(图中未示出)夹紧，从而原来平的板坯依所要求的恒定半径(相应于弯曲圆A的半径)弯圆。

外导引件30有一个中间部分34和一个带有端挡31的尾部35。外导引件30还配有一个抑制件32。抑制件32设有一个导引表面32，一个套状制动槽38和一个弧形支承面39。抑制件2的运作形式将结合图6至9加以描述。在抑制件32和中间部分34之间，以及中间部分34和尾部35之间，分别设有弹射件50.1和50.2在其中运动的凹槽36和37。相对于凹槽37设在内弯圆心轴20上的凹槽用标号22表示。外导引件30所有向内面向环槽40的导引表面都位于限定完成弯圆板坯的输送位置的弹射圆B之外。如图3中所描绘的，这些导引表面形成多边形的构形。

本实施例中的内弯圆心轴20具有一个伸出弯曲圆A而进入环槽40的区域21。

图3的设备的运作形式将结合图4至9进行描述，这些图以同图1a至1c相类似的样式示意性地表示出可在图3设备上实行的本发明方法的另一种方案，而这种方案共有六个接续的步骤。那些在涉及的步骤中起作用的导引表面用阴影线表示出来，并对设备的相应部件用图3的标号标示，但加上一撇(′)。

在图4中，金属板坯1的前导部分已通过压紧点P，正在被内心轴心20伸出弯曲圆A的部分21所导引。板坯的弯圆部分因此稍有变形，并且由于其弹性而压靠在导引表面21′上。尽管板坯只有一侧被导引，板坯的前导部分是精确定位的。楔块的导引表面11′在这个步骤中也是起作用的。

在图5中，金属板坯1的前导部分已到达了环槽40(图3)的第二段42，在该处板坯主要被外导引表面34′导引着沿弹射圆B前进，使板坯从导引表面21′上离开。

图6表示弯圆板坯1的尾端刚刚离开压紧点P后弯圆过程的步骤。板坯1的尾部仍被抑制件32的导引表面33′所导引而处于弯曲圆A上。由于其动能，板坯1在环槽40中继续运动，分别被内心轴20和外导引件30的内外导引表面20′，34′，35′导引在弹射圆B上。抑制件32的导引表面33设计成使板坯1的尾端在板坯前端碰到端挡31时还未到达该导引表面的尾端。

图7和图8表示板坯1如何在端挡31(图7)的冲击作用下受到振动，使板坯1的尾部滑过导引表面33′，从而板坯1的尾部急速返回弹射圆B(图8)。板坯的尾部多半会弹出弹射图B，最好用抑制件32的弧形支承面39′限制住这个回弹运动。如果板坯1受端挡31的冲击而被强列振动，最好给予外导引表面34′和35′一个如图3所示的多边形构形，以便让板坯在环槽40产生的扩大空间中可向外弯折(随后再向内弹回)。

在一个未示出的实施例中，板坯在弯曲圆A上前进直至它突然被端挡或其他结合的装置挡住，从而其尾端完全靠其动能滑过导引面33′。与抑制件结合。原则上，不再要求板坯前导部分的弹性变形，但它可作为一个支持因素。

图9表示构成弹射的最后一个步骤。被抑制件捉住并弹靠在支承面39′上的板坯1的尾部，被防止作进一步的回弹运动并被限制于处在弹射圆B上的套状制动槽38′中。这样，另一个金属板坯2就可以不受阻碍地通过抑制件2的导引表面33而处于弯曲圆的开始部分。而位置现已精确限定的已弯圆板坯1可以从环槽40弹射出来。外导引件30的多边形构形有助于顺利的弹射。

如前所述，考虑到在进入区的附加导引件和在终止区对板坯尾部的导引，图4至9的方法特别适用于固有稳定性较低的板坯。特别是从图7至9可以清楚看出，这个实施例的方法(相对图1a至1c的方法来说)不仅利用弯圆板坯的弹性变形而且利用其动能将其尾部移送到弹射圆B，即移送到输送位置。因此，这个方法也特别适用于弹性差的板坯。

根据本发明的又一个可能的方法就是基于这样一个概念，即只利用板坯的前进被突然停止所引起板坯尾部的动能去产生板坯的弹性变形和导致从压紧点P松脱的尾部滑移至输送位置，而不需事先使板坯的前导部分产生弹性变形。实施这种未示于附图的方法所需的仅是一个在压紧点P之前的端挡和一个配置于输送位置，形式例如象图3所示的抑制件32那样的抑制件。

除了在限定输送位置的弹射圆B的送进方向Z上和向内板坯前导部分相应弹性变形的偏离外，还可采用一个完全不同的输送位置，例如，一个适当构形的内弯圆心轴可以将板坯的前导部分向外弯折，并使其产生弹性变形，在此情况下离开弯圆机构10的板坯尾部也会滑入处于弯圆位置内的输送位置，为下一个进入的板坯腾出弯圆位置。

Claims (21)

1.一种在弯圆设备上将金属板坯弯圆的方法，板坯一个接一个地被送入弯圆设备并在形成已弯圆板坯后一个接一个地从弯圆设备中被弹射出来，所述方法包括以下步骤：

在一个弯圆机构中对每个板坯进行塑性变形；

将每个已塑性变形的板坯移入一个自然的弯圆位置；

其特征在于，还包括：

紧接着每个已变形板坯的弯圆完成以后，将板坯至少其尾部移入一个与弯圆位置不同的输送位置，从而弯圆位置被腾空以供下一个进入的板坯的至少前导部分所占据，该下一个板坯在完全弯圆的板坯从弯圆设备被弹射出来以前就已进入弯圆过程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弯圆设备设有导引装置以导引板坯从弯圆机构进入弯圆位置，所述方法还包括以下步骤：

对被导引装置从弯圆位置移送开的正在弯圆过程中的板坯的已被弯圆部分的至少一部分进行弹性变形，从而板坯直接从弯圆机构运行出来的部分在偏转力的作用下处于承受应力的状态；以及

在板坯完全通过弯圆机构以后靠所述应力将该弹性变形的板坯从弯圆机构移送入输送位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤，即靠一抑制件防止板坯移送至输送位置的部分返回弯圆位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述弯圆设备上还设有挡阻装置用于阻止板坯前进，所述方法还包括这样的步骤，即用挡阻装置将通过弯圆机构的板坯的前端阻止住，从而板坯由于其尾部的动能而产生弹性变形，藉此板坯的后部由于板坯的弹性变形而冲过其自然的尾端位置到预定的程度，然后回弹入输送位置，在该处板坯被一个抑制件夹持住。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，正在弯圆过程中的板坯的已弯圆部分首先走过相应于弯圆位置的第一路线段，然后走入一个与弯圆位置不同的第二路线段，从而板坯在第二路线段的部分偏转离开了弯圆位置。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述防止板坯的后端部分返回弯圆位置的步骤包括在板坯的后端部分滑过抑制件之后用抑制件将板坯移到输送位置的后端部分抓住，其中所述抑制件是一个倒钩件。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二路线段位于自然弯圆位置的相应线段和曲率中心之间，已弯圆板坯通过弯圆机构之后以其后部向外移，回弹入输送位置。

8.一种用于对金属板坯进行弯圆的设备，板坯一个紧接另一个被送进该设备，该设备包括一个将板坯在送进方向送进的装置，一个将每个板坯完全弯圆的弯圆机构，以及一个将已完全弯圆的板坯一个接一个地从弯圆机构弹射出来的弹射机构，其特征在于，所述弹射机构包括将从弯圆机构释放出来的板坯的至少后端部分移送入输送位置的装置，以便弹射机构将板坯从弯圆机构送走。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述移送装置包括用于使正在或已经从弯圆机构出来的板坯产生弹性变形的装置。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述移送装置包括用于将从弯圆机构出来的板坯的前部偏移离开其自然的弯圆位置的导引装置。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述使板坯产生弹性变形的装置包括一个突然阻止正在或已经从弯圆机构出的板坯前进的结构。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述使板坯产生弹性变形的装置还包括一个抑制件用于保持板坯的至少后部在输送位置。

13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述移送板坯的装置包括一个导引件，该导引件可将从弯圆机构出来的板坯的前部偏移离开其自然的弯圆位置。

14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述阻止板坯的结构和一个用于保持板坯的至少后部在输送位置的抑制件配置于导引件。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述使板坯产生弹性变形的装置包括一个抑制件用于保持板坯的至少后部在输送位置。

16.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述抑制件具有一个弧形支承表面用于限制板坯由于其超出限定输送位置的一个弹射圆的释放出的尾部的弹性变形而作的弹跳运动，并用于加速将板坯限制于一个制动槽中，该制动槽位于弧形支承表面的靠近输送位置的一端。

17.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述导引装置包括一个作用于板坯的导引部分的外导引件。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述外导引件基本上包围一个限定输送位置的弹射圆，所述弹射圆的半径等于由弯圆机构限定的弯曲半径，而其圆心相对于相应自然弯圆位置的弯曲圆的圆心偏移。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述外导引件和一个内弯圆心轴一起构成一个环槽，用于容纳从弯圆机构出来的板坯的部分，环槽的一部分做成一个导引槽，用于导引板坯要进行弹性变形的前导部分，内弯圆心轴的一个断面对应于弹射圆和弯曲圆互相重叠的部分。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，弹射圆的圆心在送进方向上偏离弯曲圆的圆心。

21.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述外导引件有一个多边形的构形，内弯圆心轴在导槽以前的部分有一个导引区伸出弯曲圆以外，用于导引板坯正在走出弯圆机构的部分。

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