專利名稱：一種曲面軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲面軋制方法，具體而言，涉及一種用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的板材三維曲面成形主要采用模具成形方法，其制模、調(diào)模成本高、周期長， 而用模具成形大尺寸三維曲面就需要大型模具與大型壓力機(jī)。模具成形方法加工周期長， 需要投入大量的人力、物力，無法滿足小批量或個(gè)性化生產(chǎn)的需要；尤其對于大尺寸的三維曲面零件采用模具的方式根本不切合實(shí)際，若采用手工成形方式，則加工質(zhì)量差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的卷板裝置可以實(shí)現(xiàn)圓柱、圓錐等簡單曲面的成形，卻難于實(shí)現(xiàn)真三維曲面的成形。三維柔性卷板加工方法雖然能夠成形三維曲面，但是其采用離散的工作輥，板材表面質(zhì)量不高，因此其應(yīng)用和發(fā)展受到限制。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠簡單、快速并且低成本地實(shí)現(xiàn)對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法。本發(fā)明提供一種用于板材三維曲面成形的曲面軋制方法，該方法包括使所述板材從形成于上成形輥和下成形輥之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟。在所述軋制步驟中，輥縫值被控制為所期望的大小，所述輥縫值在所述成形輥的軸向呈非線性分布。通過采用所述曲面軋制方法，使板材在寬度方向的同一橫截面內(nèi)的不同部位產(chǎn)生不同壓縮比，從而使板材在寬度方向上各點(diǎn)縱向延伸不均勻，進(jìn)而使板材在軋制過程中產(chǎn)生變形，以實(shí)現(xiàn)三維曲面成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，可以是所述輥縫被控制為中央部位的輥縫值小于兩側(cè)部位的輥縫值，所述中央部位，位于所述成形輥軸向的中央， 所述兩側(cè)部位，位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位和所述兩側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)變化的。通過采用所述構(gòu)成方式，使板材中央部位的壓縮比大于板材兩側(cè)的壓縮比，從而使板材中央部位的延伸量大于兩側(cè)部位的延伸量，進(jìn)而使板材在軋制過程中變成為球面狀曲面或類似球面狀曲面，以實(shí)現(xiàn)球面狀曲面或類似球面狀曲面的成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，可以是所述輥縫被控制為中央部位的輥縫值大于兩側(cè)部位的輥縫值，所述中央部位，位于所述成形輥軸向的中央， 所述兩側(cè)部位，位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位和所述兩側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)分布的。通過采用所述構(gòu)成方式，使板材中央部位的壓縮比小于板材兩側(cè)的壓縮比，從而使板材中央部位的延伸量小于兩側(cè)部位的延伸量，進(jìn)而使板材在軋制過程中變成為鞍形曲面或類似鞍形曲面，以實(shí)現(xiàn)鞍形曲面或類似鞍形曲面的成形。 此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，可以是所述輥縫被控制為中央部位的輥縫值大于所述兩側(cè)部位的輥縫值，所述中央部位，位于所述成形輥軸向的中央，所述兩側(cè)部位，位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位和所述兩側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)分布的。并且，使所述板材沿對角線方向從所述輥縫中經(jīng)過。通過采用所述構(gòu)成方式，使板材在軋制方向上的對角線區(qū)域的壓縮比小于兩側(cè)角部區(qū)域的壓縮比，從而使板材在軋制方向上的對角線區(qū)域的延伸率小于兩側(cè)角部區(qū)域的延伸率，進(jìn)而使板材在軋制過程中變成為扭曲形曲面或類似扭曲形曲面，以實(shí)現(xiàn)扭曲形曲面或類似扭曲形曲面的成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，可以是所述兩側(cè)部位輥縫所對應(yīng)的輥縫值不同，一側(cè)部位的輥縫值大于另一側(cè)部位的輥縫值；在所述成形輥的軸向上，位于所述一側(cè)部位和所述另一側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)變化的， 并且在所述板材從所述輥縫中經(jīng)過的過程中，原來輥縫值較大的一側(cè)部位的輥縫值逐漸變小，原來輥縫值較小的一側(cè)部位的輥縫值逐漸變大。通過采用所述構(gòu)成方式，使板材在開始時(shí)一側(cè)部位的壓縮比小于另一側(cè)部位的壓縮比，并且隨著板材的行進(jìn)，原來壓縮比小的一側(cè)部位的壓縮比逐漸變大，原來壓縮比大的一側(cè)部位的壓縮比逐漸變小，進(jìn)而板材變成為扭曲形曲面或類似扭曲形曲面，以實(shí)現(xiàn)扭曲形曲面或類似扭曲形曲面的成形。此外，所述輥縫值被控制為沿所述成形輥軸向呈波浪形分布，所述輥縫形狀為波浪形。通過采用所述構(gòu)成方式，使板材在成形過程中的寬度方向各點(diǎn)的壓縮比呈波浪形分布，從而使所述板材在寬度方向上的各點(diǎn)縱向延伸率呈波浪形分布，進(jìn)而使板材變成為波浪形曲面，以實(shí)現(xiàn)波浪形曲面的成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，可以是所述輥縫形狀在所述軋制過程中實(shí)時(shí)變化。通過采用所述構(gòu)成方式，在成形過程中使板材在不同時(shí)間、不同區(qū)域的延伸率不同，進(jìn)而使板材變形為期望的曲面，以實(shí)現(xiàn)自由曲面的成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，所述成形輥可以是母線為弧線的回轉(zhuǎn)體。通過采用所述構(gòu)成方式，用母線為弧線的回轉(zhuǎn)體代替母線為直線的圓柱體，使所述成形輥在無撓度或小撓度下旋轉(zhuǎn)，減小所述成形輥的交變載荷，增加所述成形輥的工作
壽命ο此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，所述板材為具有延展性、 適合進(jìn)行塑性加工的板狀材料。所述板材在具有延展性的情況下，能夠產(chǎn)生塑性變形，使所述板材的不同區(qū)域在成形后保持不同的變形量，以實(shí)現(xiàn)所期望的曲面成形。此外，用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法中，所述板材可以為選自金屬板、合金板、玻璃板、樹脂類板以及復(fù)合材料板中的一種。
所選金屬板、合金板、玻璃板以及樹脂類板在一定的條件下(如金屬板、合金板在常溫或加熱狀態(tài)下，玻璃板、樹脂類板、復(fù)合材料板在加熱軟化狀態(tài)下)具有塑性變形特點(diǎn)，在軋制過程中獲得所期望的變形量，以實(shí)現(xiàn)所期望的曲面成形。如上所述，本發(fā)明提供一種用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，該方法包括使所述板材從形成于所述上成形輥和所述下成形輥之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟。在所述軋制步驟中，所述輥縫值被控制為所期望的大小，并且，所述輥縫值， 在所述成形輥的軸向上呈非線性分布。由此，該方法能夠簡單、快速并且低成本地實(shí)現(xiàn)板材的三維曲面成形。


圖1(a)是用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。圖1(b)為板材從中央部位輥縫值小于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。圖2(a)是用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。圖2 (b)為板材從中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。圖3(a)是用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。圖3(b)為板材沿對角線方向從中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。圖4(a)是用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。圖4(b)為板材從一側(cè)輥縫值大于另一側(cè)輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。附圖標(biāo)記說明1.成形輥la.上成形輥lb.下成形輥2c.中央部位2s.兩側(cè)部位3.板材
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明所涉及的曲面軋制方法。實(shí)施方式1圖1是用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。其中， 圖1(a)為中央部位輥縫值小于兩側(cè)部位輥縫值的示意圖。圖1(b)為板材從中央部位輥縫值小于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。結(jié)合圖1 (a)進(jìn)行說明。對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，包括使板材從形成于上成形輥Ia和下成形輥Ib之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟；其中在所述軋制步驟中，所述輥縫值(所謂輥縫值，是指上成形輥Ia和下成形輥Ib之間的間隙大小)被控制為所期望的大小，所述輥縫值在所述成形輥的軸向呈非線性分布；并且，所述輥縫被控制為中央部位2c的輥縫值小于所述兩側(cè)部位Is的輥縫值，所述中央部位2c位于所述成形輥軸向的中央，所述兩側(cè)部位2s位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位2c和所述兩側(cè)部位2s之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)變化的。需要指出的是所述輥縫值的非線性分布不僅是通過上成形輥Ia和/或下成形輥Ib的中間部位向上彎曲來獲得，而且還可以通過上成形輥Ia和/或下成形輥Ib的中間部位向下彎曲
來獲得。圖1(b)為板材從中央部位輥縫值小于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。通過所述輥縫被控制為中央部位2c的輥縫值小于所述兩側(cè)部位Is的輥縫值， 實(shí)現(xiàn)對板材3的非線性壓下軋制，使板材3中央部位的壓縮比大于板材兩側(cè)的壓縮比，從而使板材3中央部位的延伸量大于兩側(cè)部位的延伸量，進(jìn)而使板材3在軋制過程中變成為球面狀曲面或類似球面狀曲面，以實(shí)現(xiàn)球面狀曲面或類似球面狀曲面的成形。實(shí)施方式2圖2是用于說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。其中，圖2(a)為中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的示意圖。圖2(b)為板材從中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。結(jié)合圖2(a)進(jìn)行說明。對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，包括使所述板材從形成于上成形輥Ia和下成形輥Ib之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟；其中在所述軋制步驟中，所述輥縫值被控制為所期望的大小，所述輥縫值在所述成形輥的軸向呈非線性分布；并且，所述輥縫被控制為中央部位2c的輥縫值大于所述兩側(cè)部位2s的輥縫值，所述中央部位2c位于所述成形輥軸向的中央，所述兩側(cè)部位2s位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位2c和所述兩側(cè)部位2s之間的輥縫，其輥縫值是非線性連續(xù)分布的。需要指出的是所述輥縫的非線性分布不僅是通過上成形輥Ia和/ 或下成形輥Ib的中間部位向下彎曲來獲得，而且還可以通過上成形輥Ia和/或下成形輥 Ib的中間部位向上彎曲來獲得。圖2(b)為板材從中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。通過所述輥縫被控制為中央部位輥縫2c的值大于所述兩側(cè)部位輥縫^的值， 實(shí)現(xiàn)對板材3的非線性壓下軋制，使板材3中央部位的壓縮比小于兩側(cè)的壓縮比，從而使板材3中央部位的延伸率小于兩側(cè)的延伸率，進(jìn)而使板材3在軋制過程中變成為鞍形曲面或類似鞍形曲面，以實(shí)現(xiàn)鞍形曲面或類似鞍形曲面的成形。實(shí)施方式3圖3是用于說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。其中，圖3(a)為中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的示意圖。圖3(b)為板材沿對角線方向從中央部位輥縫值大于兩側(cè)部位輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。圖3(a)與圖2(a)是完全相同的。與實(shí)施方式2所不同的是，板材沿對角線方向從所述輥縫中經(jīng)過并被軋制。在中間部位2c的輥縫值大于兩側(cè)部位2s的輥縫值的情況下， 通過對板材3沿對角線方向軋制，使板材3在軋制方向上的對角線區(qū)域的壓縮比小于兩側(cè)角部區(qū)域的壓縮比，從而使板材3在軋制方向上的對角線區(qū)域的延伸率小于兩側(cè)角部區(qū)域的延伸率，進(jìn)而使板材3在軋制過程中變成為扭曲形曲面或類似扭曲形曲面，以實(shí)現(xiàn)扭曲形曲面或類似扭曲形曲面的成形。實(shí)施方式4圖4是用于說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式所涉及的曲面軋制方法的示意圖。其中，圖4(a)為一側(cè)輥縫值大于另一側(cè)輥縫值的示意圖。圖4(b)為板材從一側(cè)輥縫值大于另一側(cè)輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。
結(jié)合圖4(a)進(jìn)行說明。對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，包括使所述板材從形成于上成形輥Ia和下成形輥Ib之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟；其中在所述軋制步驟中，所述輥縫值被控制為所期望的大小，所述輥縫值在所述成形輥的軸向呈非線性分布；并且，兩側(cè)部位2s的輥縫值不同，一側(cè)的輥縫值大于另一側(cè)的輥縫值；在所述成形輥的軸向上，輥縫值較大的一側(cè)和輥縫值較小的一側(cè)之間的所述輥縫值是非線性連續(xù)變化的；并且在所述板材從所述輥縫中經(jīng)過的過程中，原先較大一側(cè)的輥縫值逐漸變小， 原先較小一側(cè)的輥縫值逐漸變大，使原先輥縫值較大的一側(cè)的輥縫值逐漸小于原先輥縫值較小一側(cè)的輥縫值。圖4(b)為板材從一側(cè)輥縫值大于另一側(cè)輥縫值的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的立體圖。通過一側(cè)輥縫值大于另一側(cè)輥縫值的非線性分布軋制板材3，使板材3在開始時(shí)一側(cè)部位的壓縮比小于另一側(cè)部位的壓縮比，并且隨著板材3的行進(jìn)，原來壓縮比小的一側(cè)部位的壓縮比逐漸變大，原來壓縮比大的一側(cè)部位的壓縮比逐漸變小，進(jìn)而板材3變成為扭曲形曲面或類似扭曲形曲面，以實(shí)現(xiàn)扭曲形曲面或類似扭曲形曲面的成形。
權(quán)利要求
1.一種曲面軋制方法，用于板材三維曲面成形，包括使所述板材從上成形輥和下成形輥之間的輥縫中經(jīng)過并被壓下成形的軋制步驟，其特征在于在所述軋制步驟中，輥縫值被控制為所期望的大小，并且，所述輥縫值在所述成形輥軸向上呈非線性分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種曲面軋制方法，其特征在于所述輥縫被控制為中央部位的輥縫值小于兩側(cè)部位的輥縫值，所述中央部位，位于所述成形輥軸向的中央，所述兩側(cè)部位，位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位和所述兩側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值呈非線性變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種曲面軋制方法，其特征在于所述輥縫被控制為中央部位的輥縫值大于兩側(cè)部位的輥縫值，所述中央部位，位于所述成形輥軸向的中央，所述兩側(cè)部位，位于所述成形輥軸向的兩側(cè)；在所述成形輥的軸向上，所述中央部位和所述兩側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值呈非線性變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所示的一種曲面軋制方法，其特征在于所述板材從對角線方向經(jīng)過所述輥縫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種曲面軋制方法，其特征在于兩側(cè)部位所對應(yīng)的輥縫值不同，一側(cè)部位的輥縫值大于另一側(cè)部位的輥縫值，而且在所述成形輥的軸向上，位于所述一側(cè)部位和所述另一側(cè)部位之間的輥縫，其輥縫值呈非線性變化；并且在所述板材從所述輥縫中經(jīng)過的過程中，原來輥縫值較大的一側(cè)部位的輥縫值逐漸變小，原來輥縫值較小的一側(cè)部位的輥縫值逐漸變大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種曲面軋制方法，其特征在于所述輥縫值被控制為沿所述成形輥軸向呈波浪形分布，所述輥縫形狀為波浪形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一所述的一種曲面軋制方法，其特征在于所述輥縫在所述軋制步驟中實(shí)時(shí)變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一所述的一種曲面軋制方法，其特征在于所述成形輥是母線為弧線的回轉(zhuǎn)體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一所述的一種曲面軋制方法，其特征在于所述板材為具有延展性、適合進(jìn)行塑性加工的板狀材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一所述的一種曲面軋制方法，其特征在于所述板材為選自金屬板、合金板、玻璃板、樹脂類板以及復(fù)合材料板中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曲面軋制方法，具體而言，涉及一種用于對板材進(jìn)行三維曲面成形的曲面軋制方法，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。本發(fā)明所涉及的板材三維曲面成形的曲面軋制方法，包括使板材從形成于上成形輥和下成形輥之間的輥縫中經(jīng)過并被軋制成形的軋制步驟，所述輥縫的大小(輥縫值)被控制為所期望的值，并且，所述輥縫值在成形輥的軸向上呈非線性分布。根據(jù)此發(fā)明，能夠簡單、快速、低成本地實(shí)現(xiàn)對板材的三維曲面成形。
文檔編號(hào)B21D13/04GK102423777SQ20111036882
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月19日
發(fā)明者付文智, 劉志衛(wèi), 劉純國, 李明哲, 邱寧佳, 韓奇鋼 申請人:吉林大學(xué)