롤 포밍: 필수 개요 및 원칙

I. 개요

판금 롤 성형(간단히 롤 성형이라고도 함)은 긴 금속 스트립을 일직선으로 배열된 일련의 성형 롤에 통과시키는 가공 방법입니다. 롤이 회전하면서 스트립이 앞으로 전진하고 순차적으로 구부러져 성형됩니다.

자동차의 앞 유리 프레임, 철제 마차의 바닥과 측면 판, 자전거의 림과 머드가드, 건설 산업의 채광창, 쇼케이스, 창틀 등의 부품이 모두 이 방법으로 가공됩니다.

롤 성형의 주요 기능은 다음과 같습니다:

(1) 최소한의 장비와 인력으로 높은 생산 효율을 달성할 수 있습니다.

(2) 매우 복잡한 단면 형상을 가진 부품을 제조할 수 있어 구조 설계의 요구 사항을 최대한 충족합니다.

(3) 다양한 형상의 부품에 대해 높은 표면 마감 품질을 달성할 수 있습니다(재료의 표면 품질 유지).

(4) 용접(용접 튜브 및 자전거 림 생산), 저온 용접(방열 튜브 생산), 굽힘, 천공, 인쇄, 고정 길이 등 다른 공정 작업과 연속적으로 결합할 수 있습니다. 전단와이어와 골판지 등을 말아 넣습니다.

(5) 롤 성형의 주요 변형 도구 인 유형 롤러는 수명이 길고 제조가 비교적 간단하고 저렴합니다.

(6) 롤 성형은 다양한 재료를 가공 할 수 있습니다 : 연질 스트립 강철, 비철 금속 및 그 합금, 스테인리스 스틸 및 기타 여러 재료를 사용할 수 있습니다. 재료의 두께는 0.1mm에서 20mm까지 다양하며 폭은 최대 2000mm에 달할 수 있습니다. 이론적으로 부품의 길이는 장비 조건에 제한을 받지 않고 임의로 설정할 수 있습니다.

(7) 높은 재료 사용률.

(8) 균일한 작업 경화로 인해 부품의 강성과 강도가 크게 향상됩니다.

II. 형성 원리

그림 1에서 볼 수 있듯이 롤 성형의 작동 원리는 다양한 성형 롤 세트를 통해 재료를 순차적으로 구부리고 전진시킴으로써 이루어집니다. 첫 번째 롤 세트를 살펴보면, 그림 2와 같이 성형 공정은 판재가 롤에 들어가서 앞으로 이동하면서 구부러지고 롤 중앙(섹션 4)에서 완전히 성형된 후 빠져나오는 과정을 포함합니다.

그림 3은 성형 공정 중 수직 단면에 대한 압연 압력 분석을 보여줍니다. 작은 길이 dx에서 중심 힘의 수직 구성 요소인 pdx/cosθ ₁ , pdx/cosθ ₂ 이 상부 및 하부 롤에 가해지는 힘으로 굽힘을 보정합니다. 한편, 중심 힘의 수평 성분인 pdx-tanθ ₁ , pdx-tanθ ₂ 재료가 들어오고 나가는 방향으로 작동합니다.

마찰력 F ₁ =μ-pdx/cosθ ₁ , F ₂ =μ-pdx/cosθ ₁ 중앙에서 생성된 중심 힘의 수평 성분 pdx-tanθ를 극복할 수 없습니다. ₁ , pdx-tanθ ₂ 를 누르면 시트가 미끄러져 앞으로 진행되지 않습니다.

성형 롤의 압력 분포에 대한 실제 측정 결과에 따르면 롤의 압력은 입구 쪽에서 증가하여 롤 중앙에서 최대에 도달하여 재료를 앞으로 전진시키는 마찰력도 최대화됩니다. 재료 끝의 진입을 용이하게 하려면 끝을 가능한 한 삼각형 스트립 모양으로 만들고 롤 중앙으로 빠르게 공급하는 것이 효과적인 방법입니다.

III. 프로세스 설계

1. 공백 너비 결정

금형 굽힘의 경우와 마찬가지로 롤 블랭크의 너비는 중립 레이어의 펼쳐진 길이를 기준으로 계산됩니다.

아크 부분의 중성층의 곡률 반경은 다음과 같습니다.

ρ=r+xt

공식에서

• r-inner 굽힘 반경;
• T-플레이트 두께;
• X- 중립층 변위 계수입니다.

복잡한 모양의 롤 성형 부품의 경우 모서리 얇아짐이 불가피하며, 롤 성형 후 폭 확장은 2%~5%에 달할 수 있습니다.

2. 롤에서 롤 성형된 블랭크 단면의 위치

공정을 계획할 때 롤의 중심선을 기준으로 부품 단면의 정확한 위치를 선택해야 합니다.

그림 4는 롤 성형 후 세로로 구부러진 자동차 윈드스크린 트림의 단면 모양을 보여 주며, 조립 치수 A를 보장하고 크롬 도금 표면 B에 스크래치가 생기지 않도록 해야 합니다.

조립 치수 a를 보장한다는 관점에서 보면 그림 5의 옵션 I이 더 좋지만 크롬 표면 b의 긁힘을 방지하고 관찰 및 조정을 용이하게 하려면 옵션 II를 선택하는 것이 더 합리적입니다.

3. 가이드 라인 결정

판재를 평평한 상태에서 필요한 단면 모양이 형성될 때까지 앞으로 이동하려면 수평 및 수직 가이드 라인이 필요합니다. 수평 가이드 라인은 첫 번째 롤러 세트부터 마지막 롤러 세트까지 항상 동일한 수평면에 있어야 하며(그림 6 참조), 이는 성형 롤러 원의 직경을 결정하는 기준이 됩니다.

수직 가이드 라인은 첫 번째 롤러 세트부터 마지막 롤러 세트까지 롤러 축에 수직이며, 수직 가이드 라인의 양쪽 변형량을 동일하게 만드는 기준선이 됩니다(그림 7 참조). 대칭 섹션에서 이 가이드 라인은 섹션의 중심선과 일치합니다.

4. 롤 프레스 순서 및 굽힘 각도 결정

롤 프레스 섹션의 다양한 모양에 따라 다른 롤 프레스 순서를 채택할 수 있습니다. 일반적으로 안쪽에서 먼저 바깥쪽으로 (그림 8a 참조) 순서를 채택하면 블랭크 가장자리를 똑바로 만들고 측면 흐름 저항을 줄이며 굽힘 변형을 용이하게하여 좋은 포지셔닝 역할을 할 수 있습니다. 바깥 쪽에서 먼저 안쪽으로 굽힘 순서를 채택하면 (그림 8b 참조) 작업 롤의 변형 효과를 충분히 활용하여 블랭크가 넓어지는 경향을 개선 할 수 있습니다.

굽힘 각도 선택은 단일 굽힘 각도가 표 1에 나열된 값을 초과하지 않는 것을 원칙으로 합니다.

표 1 단일 굽힘에 권장되는 최대 각도

한 세트의 롤에서 동시에 구부러지는 각도는 2를 초과해서는 안 됩니다. 스프링백을 보정하려면 이후 성형 롤 세트에서 굽힘 각도를 수정해야 합니다.

직선 모서리의 각도를 성형할 때 성형의 최대 높이는 선형 상향 관계를 따라야 하며(그림 9 참조), 그 설계 방법은 성형 직선 모서리의 각도를 제어하는 것입니다(표 2 참조).

표 2 롤 성형 직선 모서리의 상승 각도(권장 값)

5. 롤러 그룹 수 결정

그림 9와 같이 간단한 섹션의 성형의 경우 성형 직선의 상승 각도가 1°25', 롤러 스테이션 사이의 거리가 d, 성형 장비의 총 길이가 L이면 다음 공식을 사용하여 롤러 그룹 n의 수를 계산할 수 있습니다.

n = L / d = hcot1°25′ / d

복잡한 섹션을 성형하는 경우 특정 상황에 따라 롤러 그룹의 수를 결정해야 합니다. 측면 가공에 서포트 롤러 또는 사이드 롤러를 사용하는 경우 수직 성형 롤러의 수를 줄일 수 있습니다.

6. 롤러의 피치 원 직경 결정

상부 및 하부 롤러의 직경이 일정하면 롤러의 피치 원 직경이 됩니다. 성형 재료는 피치 원에서 미끄러짐 없이 공급될 수 있습니다. 이 지점을 벗어나면 롤러 직경에서 롤러와 재료 사이에 미끄러짐이 발생합니다. 이상적인 관점에서 롤러가 가장 큰 힘을 받는 지점에서 피치 원을 선택하는 것이 가장 좋지만 이러한 지점은 각 성형 롤러 세트마다 다릅니다. 그림 10은 참고용 피치 원의 위치 예시입니다.

피치 원 직경의 크기는 각 롤러 쌍에서 약 0.4% (플레이트 두께가 0.3mm 미만인 경우 0.25%) 증가하여 항상 공급 방향으로 재료를 늘려서 각 롤러 쌍 사이에 "축적"현상이 발생하지 않도록해야합니다. 롤링 프로세스.

IV. 가변 단면 부품을 위한 롤러 모양

위에서 설명한 롤러 모양은 단면이 동일한 부품에 사용되며, 단면이 다양한 부품의 롤러 모양은 자동차 빔을 예로 들어 설명합니다.

그림 11은 일종의 자동차 빔의 구조적 형태를 보여줍니다. 이러한 다양한 단면의 채널형 부품을 제조하기 위해 대량 생산에서는 일반적으로 프레스에서 금형을 사용하여 구부려 성형하지만, 중/소량 생산에서는 장비 투자를 줄이기 위해 롤러 성형 공정을 채택할 수도 있습니다.

자동차 빔의 롤러 프레스는 특수 롤러 프레스에서 수행됩니다. 이 유형의 롤러 프레스는 여러 개의 성형 롤러를 사용하며 성형 롤러는 다음과 같은 상대적인 움직임을 가져야 합니다:

(1) 성형 롤러는 블랭크에 대해 세로 방향으로 상대적인 움직임을 가져야 합니다.

(2) 자동차 빔의 측벽 모양에 따라 성형 롤러는 횡단 프로파일 링 이동을해야합니다.

그림 12는 작동 중인 롤러 프레스의 개략도를 보여줍니다. 맨드릴 1은 베드에 고정되어 있으며 그 모양은 빔의 내부 표면과 일치합니다. 슬래브 2는 맨드릴 1에 고정됩니다. 성형 롤러 3, 5, 6 및 프로파일링 가이드 롤러 4는 모두 트롤리에 장착되어 있으며 트롤리의 홈에서 가로로 이동할 수 있습니다. 트롤리는 강철 와이어 로프 또는 체인을 통해 전기 모터를 사용하여 세로(화살표 표시 방향) 왕복 운동을 할 수 있습니다.

1-Mandrel
2-슬랩
3, 5, 6-포밍 롤러
4-가이드 롤러
7-템플릿

트롤리가 앞으로 이동하면 성형 롤러가 함께 이동하고 프로파일링 가이드 롤러에 의존하여 템플릿 7을 따라 굴러갑니다. 템플릿 7의 모양은 빔의 외측 벽 모양과 일치하며 기계 본체의 측면 플레이트에 고정됩니다. 가이드 롤러는 템플릿 7을 따라 롤링하여 각 성형 롤러가 가로 프로파일 링 이동을 수행합니다.

성형 롤러의 작업 원추형 표면이 플레이트의 가장자리를 누르기 때문에 플레이트의 가장자리가 구부러지고 플레이트의 가장자리를 통과하는 각 성형 롤러의 작업 원추형 표면 각도가 연속적으로 증가함에 따라 플레이트의 가장자리의 굽힘 각도도 점차 증가하여 최종 모양이됩니다. 그림 13은 롤러 프레스의 개략적인 단면도를 보여줍니다.

1 - 침대 벽면 플레이트
2 - 템플릿 홀더
3 - 템플릿 롤러
4 - 성형 롤러
5 - 상단 누름 롤러
6 - 프레스 플레이트
7 - 공작물
8 - 롤러 연결 플레이트
9 - 상부 및 하부 커버 플레이트
10 - 트롤리 지지 바퀴 형성
11 - 롤러를 아래로 누릅니다.
12 - 코어 몰드

빔의 롤 성형 중 플레이트 모서리의 변형 과정은 그림 14에 나와 있습니다. 압연 공정 중 특정 순간에 변형 영역 L 내의 각 섹션에서 플레이트 모서리의 굽힘 각도는 동일하지 않으며 첫 번째 롤러 아래의 굽힘 각도는 α입니다. ₁ 를 클릭하고 n 번째 롤러 아래에서 플레이트 가장자리가 필요한 각도 α로 구부러집니다. _n .

a) 각 롤러가 같은 순간에 롤링한 후 굽힘 각도
b) 각 롤러로 롤링한 후 동일한 섹션에서 굽힘 각도

롤링되는 특정 섹션의 경우 플레이트 가장자리가 점차적으로 구부러집니다. 첫 번째 롤러가 이 섹션을 통과하면 플레이트 가장자리가 α로 구부러집니다. ₁ 이후 각 롤러마다 플레이트 가장자리의 굽힘 각도는 n 번째 롤러가 통과할 때까지 점진적으로 증가하며, 이 시점에서 플레이트 가장자리는 필요한 각도 α로 구부러집니다. _n .

현재 빔의 롤 프레스에서 발생하는 주요 품질 문제는 세로 굽힘과 가장자리 주름입니다. 성형 롤러의 직경과 성형 롤러 패스 횟수를 늘리면 이러한 문제를 어느 정도 줄일 수 있지만, 일반적으로 롤 프레스 후 빔을 조립에 사용하기 전에 보정 프로세스가 필요합니다.