U型钣金冷弯成型机
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2 设计主要的研究内容
2.1冷弯成型的基本工作原理
冷弯成型的主要对象是轧钢，轧钢通过成型机的送料辊，调整进入成型机的方向以及给予轧钢初速度。再与多对工作辊的挤压折弯过后，渐渐地形成所需要的形状。
在这过程中，主要是利用了材料的可弯曲性能，用硬度大于轧钢的材料制造的轧辊，在一定推力的推动挤压下，将材料弯曲，并保证轧辊不在这个过程中被磨损。这之中关键的就是轧辊之间的位置精确性以及轧辊材料的可靠性，本次设计中，轧钢的材料为Q235，其布氏硬度在140HB左右，轧辊材料为9Cr，硬度在260HB左右，完全可以在折弯轧钢的情况下自身不变形。
给轧钢一定的压力，其变形量不会产生永久变形，这个压力施加在送料辊上，上下送料辊的外径距离小于材料厚度，能给材料足够的压力，增加送料辊与轧钢的接触面积，提高静摩擦力，提高轧钢前进的能量。工作辊每一道的折弯角度都不一样，通过合理的公式计算来设计角度，工件的目标折弯角度是90度，但是要考虑到材料变形后的回弹，本文采取的办法是在最后一个道次之前，即倒数第二道的时候，总的折弯角度达到92度，以一定的超过量，来进行余量矫正，最后一道90度是为了给之后的裁断做固定之用。
2.2 主要设计内容
（1）轧钢的宽度和折弯角度
通过已知的产品要求，计算轧钢的宽度，即产品展平后的宽度，改计算要涉及到材料的折弯系数，再计算每个道次的折弯角度。
（2）电机、液压缸的选型
计算每个道次的工作功率，将各阶段功率相加，以计算得出的工作总功率来选合适的电动机。分析产品的设计要求，计算冲裁力，选型液压缸。
（3）成型机的传动设计
主要为链传动，通过计算任务要求的加工速度，利用链轮减速减速到符合工作要求，用一条长链条负责传动每个道次的轧辊。
（4）轧辊的尺寸计算
每个工作辊都不一样，计算一个道次的2个轧辊，通常是一起计算，各尺寸计算公式中，各有影响。
（5）轴的强度校核
通过之前的计算工作功率，分析哪个轴的受力最大，校核这根轴的强度，画受力分析图和转矩弯矩图。
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2.3 技术要求
利用冷弯成型技术，将2mm厚的轧钢，材料为低碳钢Q235，冷弯成U型形状，折弯内侧半径为0.8mm，并在前后两头冲压出腰型孔，冷弯成型速度不低于0.2m/s，产品的最终尺寸如图2-1：
图2-1 U型钣金成型尺寸
为方便后面的计算，定半径0.8mm为：r?0.8mm； 厚度2mm为：t?2mm；
至于折弯前的钣金宽度则需要自己另外计算，精确到小数点后两位。
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3 总体设计方案
分析产品的设计要求，从加工进度开始，轧钢进入成型机开始，先由送料辊和机体上的固定轨道来矫正方向和给与速度，在送料辊和第一道工作辊之间，有液压缸所驱动冲压装置，将腰型孔和边料冲裁去除。之后在多对工作辊的工作下，使轧钢达到产品要求的形状尺寸，再有最后的液压冲裁装置将其剪断。
从传动路线开始，由电动机提供动力，经过多对链轮减速将转速将到满足设计要求，上下轧辊有分主动轮和从动轮，一般都是设计下轧辊为主动轮，上轧辊为从动轮。
在轧辊设计上，需要考虑到传动环节上的功率损失。理论上来说，工件轧钢前进的速度与轧辊的线速度相同，虽然是用一根链条链接所有轧辊，但还是会出现转速上的微小差异，为了避免不必要的相对位移和滑动摩擦，适当的逐次增加轧辊驱动半径的直径，让周长变大，在转速变小的情况下而保持线速度的基本持平，对提高工件表面的光滑度、精确度、水平度等。电动机减速后，轴的转矩会变大，负责传动的链条所承受的力也会变大，所以，负责轧辊传动的链条应该是型号最大的链条。该成型机只负责轧钢的成型和冲裁，对于成型前的轧钢支架与轨道，以及裁断后的安放与保存，不在设计之内。
初步设计该成型机的总长度为5000mm，工作高度为1260mm，总高度与所选型的液压缸的高度有关，需要另行计算。轧辊轴上的轴承座，都是上下分离可拆卸式的，便于更换维修。
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4 成型机的设计与计算
4.1 折弯角度的设计计算
4.1.1 计算钣金宽度
首先，要计算出该产品的展开宽度,要先计算出拐角的折弯中心长度，通过公式： ??P??(r?kt)l??(4-1) 180?180?rK为折弯系数，由的值来确定；
tr为半径，t为厚度。
r0.8?0.4，查图可得：k=0.35； 当??90?时，?t2??(r?kt)??90??(0.8?0.35?2)l???2.355mm
180?180?所以，总宽度为：
L?50?2?0.8?100?2?2?2?0.8?50?2?0.8?2?2.335
?193.51mm查阅相关文献资料，将折弯道次定为7道次较为合理。其中，为降低材料的弹性变形的影响，第6道次的折弯角度为92?，第7道次折弯角度为90?。
4.1.2 计算折弯角度
第1折弯道次至第5折弯道次的折弯角度通过公式计算得出：
ii??cos?i?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?（4-2）
NN??i为折弯道次数；
?0为第6折弯道次折弯角度，?0?92?；
N为该过程总折弯道次数N=6； 第一道次的折弯角度为：
ii??cos?1?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?NN??
11???1?(1?cos92?)?2?()3?3?()2??0.923366????1?cot0.9233?22.6? 第二道次的折弯角度为：
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ii??cos?2?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?NN??
22???1?(1?cos92?)?2?()3?3?()2??0.731466????2?cot0.7314?43.0? 第三道次的折弯角度为：
ii??cos?3?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?NN??
33???1?(1?cos92?)?2?()3?3?()2??0.482666????3?cot0.4826?61.1? 第四道次的折弯角度为：
ii??cos?4?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?NN??
44???1?(1?cos92?)?2?()3?3?()2??0.233466????4?cot0.2334?76.5? 第五道次的折弯角度为：
ii??cos?5?1?(1?cos?0)?2?()3?3?()2?NN??
55???1?(1?cos92?)?2?()3?3?()2??0.041866????5?cot0.0418?87.6?
4.2 电动机的选型
为了实现输出稳定、价格低廉、使用普遍、维修更换方便等现实的使用需求，初步选定于三相异步Y型电机，计算每个轧辊道次的工作功率，计算它们的总功率，来选择合适的电动机。
4.2.1 送料辊功率计算
在工作辊的7个道次之前，还有一个负责给工件提供初始速度的送料辊。计算送料辊的工作功率，需要考虑工件的材料应变、弹性极限、弹性模量等问题。送料辊与轧钢之间的位置和形变之间的关系如图4-1：