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高速公路护栏板的轧辊孔型及配辊设计初探

一、高速公路护栏板产品成型工艺的选择

冷弯成型技术是一种常温环境下,就钢板或者轧带钢材料的工件,通过向工件施加拉拔压力或弯曲压力而使工件成型的一种激素,能够生产断面更加复杂的型钢,所生产的工件具有轻质、高强、高精度与低能耗等优势,与一般的热轧钢成型工艺相比,可以有效减少材料的不必要消耗。

高速公路护栏板是由两片波形钢护栏板及护栏板之间的立柱所共同组成的,两根立柱在两片护栏板之间,高速公路护栏板可以通过对立柱的插拔来使其组合或分离,进而起到高速公路车辆隔离与防护的效果。而高速公路护栏板的波形钢材,就可以采用冷弯成型工艺进行生产,主要为辊式成型,可以首先对工件的坯料宽度进行计算,进对坯料成型的孔型进行设计。这种方式的应用可以大大减少工件冷弯成型的弯曲道次,以冷弯成型钢材来对弯曲道次进行计算,而非根据冷弯钢材的坯料进行设计,就可以减少由于计算失误而导致的孔型设计问题,避免由此导致的高速公路护栏板工件弯曲加工的过度变形问题。

二、产品成性制度与设计计算

(一)计算弯曲角度

高速公路护栏板辊压成型急速,要求首先确定护栏板不同道次断面在每个部分的弯曲角及其弯曲半径。在选定弯曲角度时,护栏板的前几道次的弯曲角可以选择小角度弯曲,这种角度会使得成型辊前变形区变形的效果更加平滑顺畅,同时也可以减少弯曲部位裂纹出现的可能性;护栏板中间道次的弯曲角则可以比前几道次的弯曲角稍有增大;护栏板最后部门的弯曲角则逐渐减小。比如,高速公路护栏板中的T角,其第一道次的弯曲角选择为5°;中间第五道次的弯曲角选择为40°;最后成型道次的弯曲角选择为60.6°。

(二)确定弯曲方法

一般来说,高速公路护栏板在辊压过程中,其空型设计包括三种方式:孔型弯曲半径改变,但其弯曲位置的圆弧中心距不改变;孔型弯曲半径保持不变,但其弯曲位置的圆弧中心距加以改变;孔型弯曲半径不变、弯曲位置的圆弧中心距不变。这三种孔型设计方法各有其优势,本文选择的是第一种孔型设计方法,这种孔型设计方法可以保证工件的每一个部位在成型时,其金属可以随意进入弯曲位置,变形处理时,可以通过弯曲半径时成型辊上的负压下降,减少成型辊圆角上出現磨损问题的可能性,减少成型辊上弯曲位置的金属减薄情况。

(三)计算弯曲半径

高速公路护栏板轧辊孔型与配辊设计中,还需要计算护栏板的弯曲半径,就需要设定计算条件,可以使每一个弯曲段中性线不变进行计算;弯曲半径过渡性状的规格需要假设全部弯曲道次中断面的成型位置周边长不变的条件进行计算。

具体弯曲半径计算如下:

三、设备选择与配辊设计

(一)设备选择

合理选择设备,首先需要对坯料的宽度进行计算。本文所设计的高速公路护栏板的各规格参数可以参考表1,而具体坯料的宽度计算如下:

根据高速公路护栏板断面孔型设计规格,结合高速公路护栏板坯料宽度进行计算,选定科诺KN-80-260冷弯成型机组,对该机组进行测试与验算,最终可以确定该机组能够满足高速公路护栏板冷弯成型的实际需要。

(二)配辊设计

根据高速公路护栏板断面孔型设计方法,结合科诺KN-80-260冷弯成型机组进行配辊设计。在机组配辊设计中,将下辊环作为主动辊环,在实际的冷弯过程中,向工件施加相应的拉力,以使工件能够不断向前运转。每一个成型道次上,辊环的直径都应当比上一个道次增加一点。机组配辊设计中,上辊环为夹送辊环,在实际的冷弯过程中,向工件施加一定推送力。在每一个成型道次上,夹送辊环的直径与上一个成型道次中相比而有所增加。


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