柔性压延成型异形材技术

19/23柔性压延成型异形材技术第一部分柔性压延异形材概念 2第二部分柔性压延成形原理 5第三部分压延成形工艺流程 7第四部分异形材截面形状设计 9第五部分辊型设计与制造 12第六部分柔性压延成形设备 14第七部分材料性能要求 17第八部分工艺参数优化 19

第一部分柔性压延异形材概念关键词关键要点柔性压延异形材概念

主题名称：压延成型原理

1.采用冷轧或温轧工艺，通过多个压下辊和成型辊对金属板施加压力，使其塑性变形，获得所需截面形状。

2.成型辊具有可调性，能够根据不同截面尺寸灵活调整，实现柔性生产。

3.压延成型过程连续性好，生产效率高，适用于批量生产异形材。

主题名称：柔性系统特性

柔性压延异形材概念

柔性压延成型异形材技术是一种基于材料塑性变形原理，通过连续压延的方式，将金属板材加工成具有复杂横截面形状的异形材的技术。该技术具有以下主要特点：

1.可变截面成型

柔性压延异形材技术可以实现板材横截面的可变成型，即通过调节轧辊的几何形状和轧制参数，可将板材压延成任意形状的异形材，例如圆形、矩形、多边形、波纹形等。

2.材料适应性广

柔性压延异形材技术对材料的适应性很广，可以处理多种金属材料，包括钢、铝、铜、钛合金等。不同材料的力学性能和加工工艺要求不同，需要采用不同的轧制工艺和轧辊设计。

3.生产效率高

与传统的模具冲压或挤压成型工艺相比，柔性压延异形材技术具有生产效率高的优势。通过连续压延的方式，可以实现高线速度加工，从而提高生产效率。

4.产品精度高

柔性压延异形材技术可以保证产品的高精度，通过控制轧辊的精度和轧制过程中的参数，可以获得尺寸公差小、表面质量好的异形材产品。

5.生产成本低

柔性压延异形材技术不需要复杂模具或昂贵的设备，与传统成型工艺相比，生产成本较低。同时，由于生产效率高，可以进一步降低单位产品的成本。

6.环境友好

柔性压延异形材技术采用冷加工的方式，不产生废料或污染物，有利于环境保护。

关键技术

柔性压延异形材技术涉及以下关键技术：

1.轧辊设计

轧辊是柔性压延成型异形材的核心部件，其设计决定了异形材的最终形状和尺寸。轧辊的几何形状、材料选择和表面处理等因素都会影响轧制过程和产品的质量。

2.轧制工艺

轧制工艺包括轧制速度、轧制温度、轧制力等一系列参数的控制。不同的材料和异形材形状需要不同的轧制工艺，以确保产品质量和生产效率。

3.控制系统

控制系统负责实时监测和控制轧制过程中的关键参数，如轧制速度、轧制力、轧辊间距等。先进的控制系统可以提高轧制的稳定性和精度。

4.仿真技术

仿真技术可以对柔性压延成型异形材过程进行数值模拟，以预测轧制结果和优化轧制工艺。仿真技术可以降低试错成本，提高工艺开发效率。

应用领域

柔性压延异形材技术广泛应用于建筑、交通、机械、电子等领域，主要用于制造以下产品：

1.结构件：如钢结构建筑中的檩条、墙梁等。

2.装饰件：如铝合金幕墙、不锈钢扶手等。

3.机械零部件：如汽车零部件、航空航天零部件等。

4.电子元器件：如散热器、导电体等。

发展趋势

柔性压延成型异形材技术仍处于发展阶段，未来有以下发展趋势：

1.材料多元化

随着新材料的不断涌现，柔性压延异形材技术将会逐步扩展到更多种类的材料，如复合材料、轻合金等。

2.智能化

柔性压延成型异形材技术将与人工智能、物联网等先进技术相结合，实现智能化生产和过程控制。

3.精密化

柔性压延异形材技术将向更高精度方向发展，以满足航空航天、电子等领域对异形材精度和表面质量的更高要求。

4.可持续化

柔性压延异形材技术将注重可持续发展，采用绿色环保的材料和工艺，减少生产过程中的环境影响。第二部分柔性压延成形原理关键词关键要点柔性压延成形原理

主题名称：压延成形过程

1.通过对金属板材施加压力并使其连续通过成形辊轮组，实现材料的塑性变形，从而获得所需的异形截面。

2.成形辊轮组由凸轮和凹槽组成，其形状和相对位置决定了材料的变形方式和最终截面形状。

3.柔性压延成形过程中，材料不会断裂，而是通过塑性变形在连续压延过程中逐步变化截面形状。

主题名称：柔性特点

柔性压延成形原理

柔性压延成形（FRP）是一种金属成形技术，它采用一对连续运动的辊筒，通过对金属板材施加成形力，将其塑性变形为所需的异形截面形状。与传统的冲压或弯曲工艺相比，FRP具有以下优势：

*形状灵活性：FRP可以成形各种复杂异形截面，包括开放式、闭合式和不对称截面。

*尺寸精度：FRP可以实现高尺寸精度，形状偏差可控制在0.1mm以内。

*材料利用率高：FRP可以将金属板材充分利用，材料利用率高达90%以上。

*生产效率高：FRP是一个连续的过程，生产效率高，可实现大批量生产。

FRP成形原理

FRP成形过程主要分为以下几个阶段：

1.送料和预成形

金属板材从卷料盘上送料至成形辊筒之间，并通过预成形辊筒进行初步成形。预成形辊筒的形状根据最终成形形状进行设计，其目的是使金属板材获得一定的形状和刚度。

2.主成形

预成形后的金属板材进入主成形区，这一区域由成对的成形辊筒组成。成形辊筒的形状和位置根据所需成形形状进行设计。当金属板材通过成形辊筒时，受到辊筒施加的压力和剪切力，逐渐塑性变形为所需的异形截面形状。

3.校正和定型

成形后的金属异形材通过校正辊筒区进行校正和定型。校正辊筒的目的是消除成形过程中产生的残余应力和变形，确保成形件具有稳定的形状和尺寸。

4.切断

成形后的金属异形材根据所需长度进行切断。切断方式可以是飞剪或锯切。

辊筒设计

成形辊筒是FRP的关键部件，其形状和位置直接影响成形件的质量。辊筒的形状通常采用渐进式的设计，逐步将金属板材塑性变形为所需形状。辊筒的位置也需要根据成形顺序和成形力的大小进行调整。

工艺参数

FRP成形过程中，工艺参数对成形件的质量和效率有重要影响。主要工艺参数包括：

*辊筒的转速和压力：辊筒的转速和压力会影响成形速度、变形程度和材料的流变行为。

*板材的厚度和材料特性：板材的厚度和材料特性会影响成形难度和成形质量。

*成形辊筒的形状和位置：成形辊筒的形状和位置会影响成形精度和成形力。

*润滑和冷却：在FRP过程中，需要使用润滑剂和冷却剂来减少摩擦和热量积累，从而提高成形质量和延长辊筒寿命。第三部分压延成形工艺流程压延成形工艺流程

柔性压延成型异形材生产工艺流程主要包括以下步骤：

1.原材料准备

*选择合适的金属板材，例如铝合金、不锈钢或钛合金，其厚度、宽度和长度符合设计要求。

*对板材进行表面处理，去除氧化层和杂质，提高与压延模具的附着力。

2.冲裁

*根据异形材的形状和尺寸，将金属板材冲裁成所需的形状，形成坯料。

*冲裁精度和质量对后续成形过程至关重要。

3.柔性压延成形

*将坯料放置于柔性压延成形机上，由多个压延辊对坯料施加压力。

*压延辊之间的间隙逐步减小，逐渐将坯料塑性成形为所需的异形材截面。

*柔性压延工艺可以实现复杂且高精度的截面形状。

4.热处理

*对于某些金属材料，需要进行热处理以改善其强度和硬度。

*热处理工艺包括退火、淬火和回火，其具体参数根据材料类型和性能要求而定。

5.校平

*压延成形后，异形材可能存在翘曲或弯曲变形。

*使用校平机对异形材进行校平，确保其平整度和直线性。

6.切断

*根据所需长度，将异形材切断成规定的尺寸。

*切断精度直接影响异形材的尺寸精度和使用性能。

7.表面处理

*异形材表面可以进行进一步的表面处理，例如阳极氧化、喷涂或电镀。

*表面处理可以提高异形材的耐腐蚀性、耐磨性或美观性。

8.质量检测

*对成形的异形材进行全面的质量检测，包括尺寸测量、性能测试和表面缺陷检查。

*质量检测确保异形材符合设计要求和客户规格。

工艺参数和影响因素

压延成形工艺中的关键参数包括：

*压延辊的间隙和形状

*成形速度

*压延方向

*材料厚度

*材料屈服强度

*摩擦系数

*热处理工艺

这些参数会影响异形材的成形精度、表面质量、机械性能和生产效率。第四部分异形材截面形状设计关键词关键要点【截面形状优化】

1.采用有限元分析和拓扑优化等方法优化截面形状，减轻重量和提高强度。

2.考虑生产工艺的限制，避免出现过度尖锐或难以成型的特征。

3.关注截面的惯性矩和阻尼性能，确保结构稳定性和振动衰减能力。

【截面形状设计】

异形材截面形状设计

柔性压延成型异形材技术中，异形材截面形状的设计至关重要，因为它直接影响制品的机械性能、成型工艺性和成本。

1.薄壁箱形截面

薄壁箱形截面具有较高的结构强度和刚度，广泛应用于建筑、运输和机械制造等领域。其主要设计参数包括：

*箱体矩形截面宽高比：通常在1:2～3:1之间，以保证足够的强度和刚度。

*壁厚和翼缘宽：需要根据受力情况、刚度要求和成型工艺性综合确定。

*翼缘形状：常见的有平翼、折边翼和加筋翼，不同的翼缘形状会影响截面的惯性矩和抗扭刚度。

2.Z形截面

Z形截面因其轻量化、易于组装等优点，广泛应用于建筑和汽车领域的骨架结构。其主要设计参数包括：

*翼缘高度和宽：由受力情况和刚度要求确定，翼缘高度通常大于翼缘宽。

*腹板宽度和厚度：需要平衡强度、刚度和成型工艺性。

*压边是否加筋：压边加筋可以提高截面的抗弯刚度和抗扭刚度。

3.C形截面

C形截面也称为渠道截面，主要用于建筑和机械领域。其主要设计参数包括：

*法兰高度和宽：法兰高度通常大于法兰宽，以确保足够的抗弯刚度。

*腹板宽度和厚度：根据强度、刚度和成型工艺性进行优化。

*压边是否加筋：压边加筋可以提高截面的抗弯刚度和抗扭刚度，但也会增加材料用量。

4.U形截面

U形截面主要用于建筑和汽车领域的骨架结构，其特点是两侧法兰相对较短。其主要设计参数包括：

*法兰高度和宽：根据受力情况和刚度要求确定，法兰高度通常小于法兰宽。

*腹板宽度和厚度：需要平衡强度、刚度和成型工艺性。

*压边是否加筋：压边加筋可以提高截面的抗弯刚度和抗扭刚度，但也会增加材料用量。

5.其他异形材截面

除了上述常见截面形状之外，柔性压延成型技术还可以生产各种其他异形材截面，其形状根据具体应用要求进行定制设计。例如：

*管道形截面：用于输送流体或作为结构构件。

*复合截面：由多个截面形状组合而成，具有特定的性能优势。

*加强截面：通过在基本截面上添加加强筋，提高截面的强度和刚度。

异形材截面形状设计原则

异形材截面形状设计遵循以下原则：

*满足使用要求：截面形状应满足产品的结构强度、刚度、轻量化和成型工艺性等要求。

*优化材料利用：截面形状应尽可能合理，以减少材料用量和成本。

*可成型性：截面形状应适用于柔性压延成型工艺，避免产生成型缺陷。

*考虑工艺条件：截面形状应考虑成型设备的辊型结构和成型顺序，以保证成型质量。

通过遵循这些原则，可以设计出既满足性能要求又经济实用的异形材截面形状。第五部分辊型设计与制造辊型设计与制造

柔性压延成型异形材技术的核心在于辊型的设计与制造。辊型由若干对工作辊和支撑辊组成，其形状和相互位置决定了成型件的截面形状和尺寸精度。

工作辊设计

工作辊负责对板材施加塑性变形，其形状设计至关重要。设计时需考虑以下因素：

*成型件的截面形状：工作辊的凹槽形状需与成型件的截面形状相匹配。

*变形的均匀性：各变形段应尽可能均匀，以避免局部过大变形。

*抗弯刚度：工作辊应具有足够的抗弯刚度，以承受板材的塑性变形载荷。

*耐磨性：工作辊应具有较高的耐磨性，以保证加工精度和使用寿命。

支撑辊设计

支撑辊支撑板材，防止其弯曲变形。设计时需考虑：

*抗弯刚度：支撑辊应具有足够的抗弯刚度，以承受板材的弯曲载荷。

*表面光洁度：支撑辊表面应光滑，以减少与板材之间的摩擦阻力。

*耐磨性：支撑辊也应具有较高的耐磨性，以延长使用寿命。

辊型制造技术

辊型的制造工艺主要包括：

*精密加工：工作辊和支撑辊的凹槽和外形均需精密加工，以保证辊型的精度。

*热处理：热处理可提高辊型的耐磨性和抗弯刚度。

*精磨：精磨可进一步提高辊型的精度和表面光洁度。

辊型调整

为了保证成型件的精度，辊型需要进行调整。调整包括：

*辊距调整：辊距是指相邻工作辊之间的距离，需要根据板材厚度和成型件形状进行调整。

*辊隙调整：辊隙是指工作辊和支撑辊之间的间隙，需要根据板材的加工精度和变形特性进行调整。

*辊形调整：辊形是指工作辊的凹槽形状，需要根据成型件的最终形状进行微调。

辊型维护

辊型在使用过程中会磨损，需要定期维护。维护主要包括：

*清洁：清除辊型上的金属碎屑和污垢。

*润滑：定期润滑辊型，以减少摩擦和磨损。

*检查：定期检查辊型的磨损情况和变形程度，必要时进行修复或更换。

辊型寿命

辊型的寿命受多种因素影响，包括：

*板材材料：高强度板材对辊型的磨损更大。

*成型件形状：复杂形状的成型件对辊型的变形要求更高。

*加工参数：加工速度、辊压量等参数会影响辊型的寿命。

*维护：良好的维护可以延长辊型的寿命。

一般而言，辊型的寿命可在数千小时至数万小时之间，具体情况需根据实际使用条件而定。第六部分柔性压延成形设备关键词关键要点【柔性压延成形设备】：

1.采用独特的辊型设计，可根据异形材的复杂形状进行灵活调整，实现多品种、小批量的柔性生产。

2.采用先进的控制系统，可实时监测辊型位置和成形力，确保成形件的精度和稳定性。

3.具有高自动化程度，可实现连续作业，提高生产效率，降低人工成本。

【辊型系统】：

柔性压延成型异形材设备

柔性压延成型异形材设备是柔性压延成型技术的核心装备，可根据用户需求定制异形截面产品的成型工艺。该设备具有以下特点：

1.轧辊设计

采用模块化轧辊设计，轧辊数量和排列方式根据异形截面的形状和尺寸定制。轧辊材料一般采用高强度合金钢，经热处理后具有良好的耐磨性和强度。轧辊表面可进行表面处理，如镀铬或氮化，以提高耐磨性和抗腐蚀性。

2.轧机机构

轧机机构由轧辊、传动系统、支承系统和导向系统组成。轧辊通过传动系统传递动力，并通过支承系统固定在机架上。导向系统用于保证轧辊在运行过程中保持正确的运动轨迹。

3.张力控制系统

张力控制系统用于控制轧制过程中的材料张力。通过检测材料的张力并与设定值比较，调节轧辊的转速或其他参数，以保持所需的张力。

4.成型导轨系统

成型导轨系统位于轧辊之上，用于引导材料在轧辊间成型。导轨的形状和尺寸根据异形截面的形状和尺寸设计，以确保材料在成型过程中保持正确的形状和尺寸。

5.矫直系统

矫直系统位于成型导轨之后，用于矫正材料在轧制过程中产生的弯曲变形。矫直系统由多个矫直辊组成，矫直辊通过传动系统传递动力，并通过支承系统固定在机架上。

6.控制系统

柔性压延成型异形材设备的控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）或工业个人计算机（IPC）作为控制核心。控制系统通过传感器、执行器和通讯网络，实现设备运行参数的设定、监控和调整。

设备技术参数

柔性压延成型异形材设备的技术参数主要包括：

*轧制宽度：设备可加工的材料最大宽度

*轧制厚度：设备可加工的材料最小/最大厚度

*成型截面形状：设备可加工的异形截面形状和尺寸范围

*轧制速度：设备的最大轧制速度

*功率：设备的总装机功率

*重量：设备的重量

设备优点

*柔性高：轧辊设计模块化，可根据用户需求定制异形截面的成型工艺。

*效率高：采用连续轧制工艺，生产效率高。

*精度高：轧辊和成型导轨系统设计精良，保证异形截面的形状和尺寸精度高。

*自动化程度高：采用PLC或IPC控制，设备运行高度自动化，降低人工成本。

*适用范围广：可加工多种金属和非金属材料，如钢材、铝材、铜材、不锈钢、钛合金等。

应用领域

柔性压延成型异形材设备广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通、建筑、医疗器械、电子等行业，用于生产各种异形截面零部件，如飞机蒙皮、汽车保险杠、轨道交通车身、建筑幕墙、医疗器械支架、电子元件外壳等。第七部分材料性能要求关键词关键要点【材料强度与延展性】：

1.柔性压延成型对材料的抗拉强度和屈服强度要求较高，以保证成型过程中材料不会发生断裂或屈服。

2.材料的延展性也至关重要，必须具有良好的塑性变形能力，以适应压延过程中的复杂变形。

3.材料的强度与延展性应达到较好的平衡，既能保证成型过程中的稳定性，又能获得所需的成型形状。

【材料厚度】：

材料性能要求

柔性压延成型异形材技术对材料的性能要求十分严格，涉及以下主要方面：

1.力学性能

*屈服强度和抗拉强度：材料需具有较高的屈服强度和抗拉强度，以抵御压延过程中产生的弯曲和拉伸应力，保证成型件的强度和刚度。

*延伸率：材料需具有良好的延伸率，能够承受冷压延过程中产生的变形，避免开裂或断裂。

2.塑性性能

*均匀伸长率：材料的均匀伸长率应较高，表明其塑性变形能力强，能够在压延过程中均匀变形，避免局部应力集中和断裂。

*断后伸长率：断后伸长率反映材料在断裂前的延展性，要求材料具有较高的断后伸长率，以提高压延异形材的成形性和加工适应性。

*r值：r值为材料塑性变形时的各向异性指数，反映材料在不同方向上的变形不均匀性。较高的r值有利于压延过程中材料的塑性流动，提高成形精度。

3.回弹性能

*杨氏模量：杨氏模量反映材料的刚性，较高的杨氏模量表示材料刚性大，回弹性小。压延异形材要求材料具有较低的杨氏模量，以减少压延后的回弹变形，保证成型件的尺寸精度。

4.加工性能

*冷加工硬化：材料在冷压延过程中会产生加工硬化，导致其屈服强度和抗拉强度上升。要求材料的加工硬化指数较小，以减少压延加工所需的成型力。

*切削加工性：对于需要进行切削加工的异形材，材料应具有良好的切削加工性，以提高切削效率和加工质量。

5.其他性能

*表面质量：要求材料表面光洁度好，无明显的划痕、麻点等缺陷，以保证压延成型后的异形材具有较高的表面质量。

*耐腐蚀性：对于在有腐蚀性环境中使用的异形材，材料需具有良好的耐腐蚀性，以延长使用寿命。

材料选择

基于上述性能要求，柔性压延成型异形材常用的材料包括：

*铝合金：强度高、延伸率好、塑性变形能力强、加工硬化指数小。

*碳钢：强度适中、延伸率较低、加工硬化指数较大，需要进行退火处理以改善塑性。

*不锈钢：强度高、耐腐蚀性好，但延伸率较低，成形难度相对较大。

*高强度钢：强度极高，但延伸率和塑性变形能力较差，需要进行特殊处理以满足成形要求。第八部分工艺参数优化关键词关键要点成形角度的影响

1.成形角度的大小直接决定异形材的成形质量和尺寸精度，角度过大会导致材料产生皱褶或撕裂，而角度过小则会影响异形材的强度。

2.不同材料的最佳成形角度不同，需要通过实验或仿真来确定最佳角度。

3.复合材料的成形角度需要考虑各层材料的性能差异，以避免层间脱层或翘曲。

板料厚度分布对成形的控制

1.板料厚度分布不均匀会影响成形过程中材料的流动性，导致异形材成形不良或产生缺陷。

2.通过优化板料厚度分布，可以控制材料的流动，实现异形材成形质量的提升。

3.激光切割、水刀切割等先进加工技术可以实现高精度的板料厚度控制，为柔性压延成型异形材提供了更高的加工精度。

压辊线速度匹配

1.压辊的线速度匹配对异形材成形质量有重要影响，不同的成形段需要不同的线速度匹配。

2.上压辊和下压辊的线速度差会影响材料的弯曲变形，导致成形缺陷或材料破损。

3.采用传感和反馈控制系统，可以实现压辊线速度的实时匹配，保证异形材成形质量的稳定性。

模具材料与工艺

1.模具材料的选择直接影响异形材的尺寸精度、表面质量和成形效率。

2.根据异形材的形状、材料和成形要求，选择合适的模具材料和加工工艺。

3.模具设计的优化、表面处理技术和热处理工艺的应用，可以提高模具的耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命。

保温与冷却

1.保温和冷却工艺可以控制材料的加热和冷却过程，影响材料的成形特性和异形材的质量。

2.采用感应加热、电阻加热等加热方式，可以快速、均匀地对材料进行加热，提高成形效率。

3.水冷、风冷等冷却方式可以快速降低材料温度，防止材料变形或产生残余应力。

工艺仿真

1.柔性压延成型异形材工艺仿真可以预测材料的流动和成形过程，优化工艺参数，减少试验次数。

2.利用有限元分析、数值模拟等技术，可以建立异形材成形过程的虚拟模型，分析材料应力、应变分布。

3.仿真技术可以促进新工艺、新材料的研发，为柔性压延成型异形材技术