滚弯成型方法

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《钣金技术手册》第653页（8371字）

(一)板材件滚弯方法

1．板材滚弯原理

图9－18为板材在三辊卷板机上依靠旋转辊轴带动前进并成型的过程，将板料放在下辊轴上，下表面与下辊轴的最高点B、C相接触，上表面恰好与上辊轴的最低点A相接触，使上下辊轴之间的垂直距离等于板厚；若下辊轴不动上辊轴下降，或上辊轴不动下辊轴上升时，间距便小于板厚。

图9－18 三辊弯曲原理

a．工作示意 b．辊轴位置

滚弯时，由于辊轴的旋转以及辊轴与板材间产生的压力和摩擦力，带动板材移动，自动送进连续滚压，使板材在全部滚到的范围内形成圆滑的弯曲面。

在三个辊轴中，两个下辊轴是主动辊，可安装在同一根轴上进行同方向同速旋转，并可根据滚弯工件的曲率大小调节其轴向间距(图9－18b)，而上辊轴是从动辊，改变其位置，可改变板材的弯曲半径。

同时，板材的弯曲半径还取决于上辊的下压量，当其位置一定时，下压量越大，弯曲半径越小，反之则越大。

2．板材滚弯方式

图9－19a采用对称布置但直径不等的三个辊轴滚弯，这种形式的优点是辊轴所受的弯曲力小。但其带动板材前进的摩擦送进力较小，且滚出的零件前后两端保留有一小直段，需要用其他方法补充加工，如滚弯时在零件下面加一垫板或在零件端头预压弯等。零件的不同曲率半径，可通过改变辊轴间相对位置来控制，一般是调整图中尺寸a，个别情况时调整尺寸b。

图9－19 几种滚弯方式

a．对称不等径三辊 b．垫板滚弯 c．对称等径三辊 d．不对称三辊 e．对称两辊 f．对称四辊 1．上辊 2．下辊 3．侧辊 4．板料

在滚弯厚度较薄及圆筒直径较大时，可将板材端部垫上已有一定曲率半径圆弧的厚垫板一起滚压，使其两端先滚出圆弧(图9－19b)。

图9－19c中的辊轴采用对称布置且直径相等的三个辊轴滚弯，这种结构形式的弯曲回弹性较大，一次碾压难以达到精度。但可采取多次碾压，并调节H使工件弯曲半径达到一定精度。同时弯曲工件的两端，必须留有a／2长的未弯曲直段，以便在滚弯前先利用弯曲模板，将两端压出圆弧形。

图9－19d采用不对称布置辊轴，这种布置大大增加了辊轴所受的弯曲力，板材在水平中心距极小的一对上下辊轴间滚弯，夹持可靠，送进力强，一次即可弯出弯曲半径较小的零件，并且板材从辊轴通过时只在前端留有直段，末端可以得到弯曲；若将板材换一头滚碾，直段便可消除。此方法大多用于小型的台式设备，用手摇辊轴作为辅助手段，一般用于较薄小零件的弯曲。

图9－19e中只用两个辊轴滚弯，一个是钢轴，一个是用硬橡皮或聚氨酯合成材料包覆的软辊。利用软辊表层的挤压作用，将板料弯曲成要求的曲度，主要应用于曲率半径小的有色金属零件。

图9－19f所示的是四滚卷板机进行滚弯，相当于在对称式三辊卷板机基础上，又增加一个中间下辊，构成既可使板材全部得以弯曲，又可避免板材在不对称三辊卷板机上需调头滚弯的麻烦，但其结构复杂、造价高，应用不太普遍。

(二)辊轴卷板机结构特点及类型

1．对称式三辊卷板机结构原理

如图9－20所示，对称式三辊卷板机主要由机架、上辊轴、下辊轴、传动系统和操作系统组成。工作时控制操纵手柄，能使安装在固定轴承中的上辊轴，在铅垂方向上作上下调节运动，对板施加压力。卷板机右端伸出的圆锥杆与压紧丝杆组成卸料装置，能在卸料时施加反力矩，使上辊不能下落压住工件；其左端装有活动轴承支撑，当工件卷弯成型后，只要旋下右端的压紧丝杆压紧上轴右侧伸出端，使上辊保持平衡，即可将活动轴承卸下，使工件沿辊轴轴线方向左移取出。

图9－20 对称式三辊卷板机结构

两下辊呈水平分布，安装在固定轴承内，由电动机经减速箱中的齿轮带动，通过控制系统能控制两辊作相同的正、反向旋转。

对称式三辊卷板机结构简单、紧凑，易于维修，成型较准确，因而应用较广泛。

2．不对称式三辊卷板机结构

如图9－19d所示，其上下两辊由同一电动机带动旋转，下辊能上下调节，调节的最大距离约等于能卷弯板材的最大厚度；侧辊是被动辊，能沿倾斜方向调节。滚弯时板材置于上下辊之间，调节下辊压紧板材，产生一定的摩擦力，再调节侧辊加压，随上下辊旋转即可滚弯。

不对称式三辊卷板机结构较简单，剩余直边小，但辊轴受力大，相对卷弯能力较小，操作不方便，一般用于较薄板材的弯曲。

3．三辊卷板机传动系统

如图9－21所示，工作时电动机通过齿轮(14和13)，使减速箱输入轴Ⅰ转动，再通过轴Ⅰ上的传动齿轮使减速箱输出轴Ⅱ上的齿轮(17和21)、输出轴Ⅲ上的齿轮(18和20)作不同方向的转动。这时，由于离合器(10和19)均未闭合，所以减速箱的输出轴Ⅱ和Ⅲ都没有转动。

图9－21 对称式三辊卷板机传动系统

1．活动轴承 2．上轴辊 3．下轴辊 4．固定轴承 5．平衡丝杠 6～9、11～14、16～18．20、21．齿轮 10．摩擦式离合器 15．电动机 19．啮合式离合器 22、25．连轴器 23、27．蜗杆 24、26．蜗轮 28、30．升降丝杠 29．蜗杆轴

通过操纵升降手柄，控制离合器向齿轮(18和20)一侧闭合，可使输出轴Ⅲ作正向或反向转动。输出轴Ⅱ又通过蜗杆与蜗轮及升降丝杆使上辊轴垂直升降，对板材施压或离开工件。

通过操纵进给手柄控制离合器向齿轮17或21一侧闭合，可使输出轴Ⅱ得到正向或反向转动，而输出轴Ⅲ又经齿轮16、21和齿轮7、6两级减速带动下辊轴旋转，使板材向前或向后移动。

如果滚制锥形件需要上辊倾斜时，可将蜗杆轴上的连轴器脱开，使输出轴Ⅲ仅带动右侧固定轴承升降，而左侧活动轴承不动，即可按滚弯需要，将上辊轴调整成一定的倾斜角度。

4．三辊卷板机类型及型号

辊轴卷板机是目前国内普遍应用的卷板设备，按照控制方式可分为普通式、水平下调式和微机控制式三种，按照上辊轴和下辊轴的分布位置，又分为对称式三辊卷板机和不对称式三辊卷板机。

不对称三辊卷板机型号如W11－2×2000三辊卷板机，其中“W11”意为普通型三辊卷板机，“2×2000”意为被卷弯板材的最大厚度是2mm，最大宽度是2000mm。

对称式三辊卷板机均为机械传动设备，如型号为W11－12×3200A为上辊升降移动、两下辊主传动的旋转式卷板机。各种规格的三辊卷板机如表9－7所示。

表9－7 常用三辊卷板机

(三)型材件滚弯方法

1．型材滚弯原理

如图9－22a所示，型材由中间一对机械传动导轮夹持送进，成型曲度可由两侧弯曲轮控制，零件的回弹可用逐次调整弯曲轮位置的方法加以补偿，零件的剖面形状可由中间上辊轮、下辊轮和两侧辊轮轮缘形状决定。一般根据零件断面形状配置适当的辊片，如图9－22b所示，零件断面为凸边槽形型材的纵向弯曲配辊示意图。

图9－22 型材滚弯原理

a．滚弯过程 b．角形型材纵向弯曲的配辊

钣金生产中采用四轮滚弯的方法，通用性最好，最适宜于用型材成型等曲率零件。

2．型材滚弯方式

如图9－23a所示，对于此类非对称剖面型材的弯曲框缘，为便于滚弯成型，可将非对称剖面型材组合成对称剖面进行滚弯。

图9－23 两框缘组合滚制

a．弯曲框缘 b．预压对称型材 c．组合滚弯 d．零件剖切

在滚弯前先采用平板条料在压弯机上，利用通用模具预压成对称型材的剖面外形(图9－23b)，再放在四轮滚弯机上进行组合滚弯(图9－23c)，最后利用切割滚轮，将对称滚弯件切成两个弯曲框缘(图9－23d)。

(四)滚弯特点及应用

1．滚弯成型特点

滚弯件的曲率取决于辊轴间的相对位置、板材厚度和力学性能，调整辊轴间的相对位置，可将板材弯成小于上辊轴曲率的任意曲率。由于存在弯曲弹复，滚弯件曲率不能等于上辊轴的曲率。

滚弯常需多次滚压才能成型，而滚压又会引起板材的冷作硬化，并且弯曲程度越大，冷作硬化现象越明显，致使滚弯件的使用性能越差。因此，冷滚压成型的允许弯曲半径R，应大于板材的最小弯曲半径，通常取R=20t(t为板厚)，当R＜20t时则应进行热弯。

2．滚弯应用特点

滚弯成型方法的优点是通用性强。板材滚弯时，由于钣金件多是较薄的金属板材或型材，均在常温下通过塑性变形滚弯成型，滚弯时不需加热，且一般不用在滚弯机上附加工艺装配。型材滚弯时，只需附加适于不同剖面形状、尺寸的滚轮。滚弯机床结构简单，使用和维护方便。

滚弯成型方法的缺点是效率较低，且精度不高。

(五)典型零件滚弯方法

1．柱形件的滚弯

如图9－24所示，圆柱形或半圆柱形工件均为等曲度工件，是卷弯成型中最基本最常见的一种。因其表面素线为相互平行的直线，所以在卷弯过程中，只要检查卷板机的上辊轴保持上下不动，三根辊轴调整为上下平行，将其曲度经过几次由小到大的试卷，即可最后达到要求。

图9－24 圆柱形工件及滚制要求(单位：mm)

操作时，板料一定要放正，对中后再开始卷弯，尤其是较大工件的滚弯。为避免其自重引起附加变形，应将板料分为三个区域，先滚压两侧区，再滚压中间区。必要时还要由吊车予以配合。

(1)滚前预处理：采用三辊卷板机滚弯时，因卷板机类型不同，在卷弯时剩余直边长度不等，消除板材两端直边段的方法也不同，通常采用板材两端预弯或两端预留余量。

预弯时，一般预弯长度要大于理论剩余直边长度。预弯方法有手工预弯、压力机预弯和卷板机上预弯。

对于较薄的板材，可用手工槽头(图9－25a)的方法预弯板材的两端，即将板材放在圆钢上，用锤击弯曲剩余的直边，预弯长度为180～200mm，且预弯长度应略大于两下辊中心距的一半。在槽头的过程中，要用卡型样板进行检查，直至达到图样要求工件的曲率为止。

图9－25 圆柱形工件接缝处预弯

a．槽头预弯 b．压力机预弯 c．卷板机模板预弯 1．下模 2．板料 3．上模 4．轴辊 5．垫板 6．板料 7．上轴辊

如图9－25b所示，在压力机上用模具一次压弯，或利用通用压弯模多次压弯成型。压制时应让板材处于自由弯曲状态，防止弯曲过度出现压痕。

如图9－25c所示，可用预先弯好的弯曲模板在三辊卷板机上预弯，模板厚度要比工件厚度大2倍，曲率半径应略小于工件的弯曲半径，以克服板材弯曲回弹。若模板曲率半径大于弯曲工件的弯曲半径，可在模板上加一块楔形垫块预弯或在卷板机上用基板和垫块预弯，以减小弯曲半径。

(2)板材两端留余量：切割下料时，在板材两端留稍大于直边长度的余量，待滚弯后再割去，但割下的余量如不能使用，则会造成材料的浪费。有时也可采用少留余量，再用废料拼接，以保证足够直边长度的办法。

(3)滚前对中及计算：为使滚弯件的弯曲线与辊轴线平行，保证卷弯后工件形状准确，不出现歪扭现象，板材放入滚床后要找正位置。

在四辊卷板机上找正时，可调节侧辊，使板边紧靠侧辊对准。在三滚卷板机上可利用挡板或辊轴上的定位槽找正(图9－26a、b)，还可以采用倾斜进料，用另一下辊定位对中(图9－26c)或直角尺找正。

图9－26 板材在卷板机上的对中位置

a．挡板对中 b．定位槽对中 c．下辊定位对中

为了避免出现歪扭现象，滚弯前计算弯曲件所需料长时，可将上述圆柱形工件的整圆筒分成两半下料，即料长L=πR=3．14×400=1256(mm)。

(4)辊轴间距调整：调节辊轴间距离控制滚弯工件的曲率时，由于弯曲弹复等因素的影响，往往不能经过一次调节就可使板材获得指定的滚弯曲率，通常是先凭经验初步调节好辊轴间距离，然后滚压一段再用样板测量，并据测量结果对辊轴间距作进一步调节、滚压和测量，直至工件曲率符合要求为止。

(5)滚弯过程及操作：滚制工件前，应将辊轴和板料表面清理干净，还要将板料上气割留下的残渣和焊接留下的疤痕铲去、磨平，以免碰伤工件和轴辊。

滚弯过程中，为避免反复滚压引起材料的冷作硬化，应尽量在很少的次数内，将工件滚至要求的曲率。若出现歪扭现象，应根据歪扭现象的轻重，采用手工槽弯法，施加相应的锤击力量及时修整。同时，应采用卡型样板沿圆筒内表面和上下边缘，及时检查整个工件的曲率，若仍有不合格处，一定要轻轻锤击，切不可用力过大而增大工件曲率或向相反方向歪扭。

在检查半圆筒的两直边是否平整时，可将半圆筒扣在平台上，目测其两边是否与平台贴合，即可检查出两直边是否在一个平面上。

2．圆锥形件的滚弯

由于圆锥形件的表面素线是互不平行的直线，而且素线上各点的曲率都不相等。所以在弯制前，应调节上辊轴和下辊轴，使它们之间保持一定的倾角；在滚弯过程中，使上辊轴在每一瞬间均紧压在锥面素线上，并沿素线各点形成不同的曲率半径。

对于轴对称形工件，为使工件滚弯后不合格处便于矫正，将工件分为两块放样，分别下料，分别滚弯成型，再装配焊接在一起。

(1)辊轴位置的调整：卷弯前应先调整辊轴的位置，使两根下辊轴保持平行，上辊轴与下辊轴应成一定角度的倾斜，以便保持沿板料与上辊轴的接触线，压出各点不同的曲率。

调节上辊轴位置时应注意，若调节上辊轴倾斜但不上下移动，即可卷弯出等曲度的锥形工件；若调节上辊轴倾斜并上下移动，则可卷弯出变曲度的锥形工件。

上辊轴倾斜角度的大小，由操作者根据滚弯工件的锥度，凭经验初步调整，再经试滚压、测量后确定。

(2)板材两端进给速度的控制：为使上辊轴能始终接近压在锥面素线上，应使板材两端在辊轴间进给的速度不同，亦即锥面的大口与小口两端进给的速度不等，且锥面大小的进给速度差随锥面的锥度而定。

然而，由于卷板机的两下辊轴相互平行，各辊轴本身又无斜度，单靠上辊轴倾斜，锥面大小口的进给速度差异很小，不能满足滚制锥面的需要。所以，在上辊轴倾斜的基础上，还必须采用分段滚制或小口减速等方法，致使滚弯时锥面两口的进给速度达到需要的差值。

(3)分段滚制法：如图9－27a所示，在板料上画出若干条锥面素线，将板料划分为若干小段，按分段顺序滚压，并原则为先滚制两端后滚制中间。

图9－27 锥形工件在卷板机上的分段滚制

a．分段排序 b．板料放置与滚制

滚弯时将板料小口一端放在上辊轴距下辊轴最近的一端(图9－27b)，并将上辊轴在其每小段的中线位置对正压下，在小段范围内来回滚压，致使工件锥面曲度逐渐形成。

在滚弯过程中利用卡型样板，随时检查工件的大小口曲率半径，并与柱面滚制时同样，采用倒扣平台检验、手工槽弯法修整两直边的平整度，每滚完一段并检验合格后，随即移动板料，仍按上述方法再滚制下一段，使锥形工件逐渐成型。

通过分段挪动板料，造成锥面两口的进给速度差，且分段越多，工件转动次数越多，则锥面成型质量越好。

(4)小口减速法：如图9－28所示，既将上辊轴设置成倾斜位置，又在小口一端增加一减速装置，将小口端紧贴减速装置的水平转轮，从而增加板料小口端的进给阻力，使小口端的进给速度减小。

图9－28 小口减速法滚制锥面

滚弯时，扇形板料一边被送进，一边被旋转滚弯，且始终保持上辊轴紧压板料并与锥面素线重合。同时采用卡型样板，随时检查锥面工件的大小口曲率，当两口的曲率半径均符合要求时，锥面工件才被滚弯成型。

3．变曲度工件的滚弯

变曲度工件包括双曲面和多曲面，在卷弯过程中，三根辊轴要保持互相平行，并随时改变上辊轴的上下位置，其位置改变量，应依次按不同的曲率半径，在板料上划分区域，分区域调节辊轴间距离，进行滚压和测量。