货架立柱的孔型设计以及图文讲解
2013-12-04 13:38阅读：
货架立柱的孔型设计以及图文讲解，冷弯薄壁型钢货架
http://www.hbgysw.com/结构是现代物流流程中应用最广泛的基础设施之一，其立柱是主要的货架钢结构组成冷弯型钢，其应用非常广泛。
由于不同的厂家对于自身产品的推崇与广告诱导、客户心理等以及各货架生产企业选择的货架设计制造的规范和标准的不统一等，都可能造成各体系厂家货架钢结构强度、稳定性和刚度上的大不同，针对货架冷弯薄壁多孔钢立柱进行孔型设计的分析研究，提出货架冷弯薄壁多孔钢立柱的孔型设计方法，有利于指导货架立柱冷弯成型工艺的制订和完善，有利于控制货架立柱的产品质量，有利于指导货架钢结构的体系分析、产品更新换代及同期设计理论体系的完善和修正等工作。
对于货架产业的良性发展，发展优化货架钢结构性价比并将其应用于货架钢结构的分析、设计和应用中，必然具有深远的现实意义。(断面形状见图1)，
图1 某货架立柱型钢断面
图 图2 辊花图
1 设计指导思想
1.1根据货架立柱的特点，我们目前采用的是优先保证配合尺寸公差要求，保证孔距要求的前提下，通过孔型设计兼顾不同板厚的要求。即：不同板厚的制件采用同一套轧辊孔型生产，对于精度要求很高的外形轮廓尺寸，一般不能采用公用轧辊孔型生产的方式。以我公司的POST-120系列为例，目前共有板厚为2.0
2.3 2.6 3.0 3.2 3.5 4.0 的7种规格。板厚3.0是
中间尺寸，将其作为设计使用的基本板厚，但是其余厚度的也必须逐个做出设计然后再寻找差异做出判断取舍;或根据某规格的板厚生产批量最大、精度要求最高的情况制定设计标准，确保这种规格的设计要求和标准，其他规格的误差就要大一些。采用这种成型方式能保证成型过程稳定，获得高质量产品。
1.2在孔型设计和调整过程，轧辊的径向孔型间隙容易调整，若板厚不同可以通过调整上下轴线距离实现。但是轴向孔型间隙和板厚的差异就难以简单地通过上下辊的轴线调整实现。在设计中应尽可能地将结构设计成可调整机构，以满足不同板厚最终尺寸的要求和截型精度。
1.3变形采用固定弯曲圆弧半径和腰宽使弯折点逐步外移，如图4所示。此时整个货架立柱截面各部(腰部、腿部、弯曲部)均随弯曲角α而变，偏移中心层弯曲段长度计算方法为：π×ρ×α/180，其中ρ为该偏移中心层弯曲段曲率半径，α为偏移中心层弯曲段的变形角，整个货架偏移中心层的展开宽度为其直线段和曲线段长度之和;此法优点为圆弧处形状用较少道次即能得到，腰宽尺寸较准，部分轧辊的设计制造可以共用，有利于提高产品冷弯质量，最后几道冷弯形式为空弯设计。
1.4通过可调整冷弯胚料上的预冲孔的间距来实现各装配尺寸在冷弯后的配合公差的要求。主要是设计可调整胚料冲孔间距的冷冲模具来实现，其单排孔的中心可调整尺寸必须达到4～8mm。
2 孔型设计
2.0平辊孔型设计及计算
2.1我们知道：理论上就存在不同的料厚和相同的外形轮廓尺寸在展开料尺寸上的差异，即不可能或很难从经济性的角度考虑：既满足轧辊共用，又满足冷冲模具上的共用。在不违反孔型设计原理的基础上获得共用轧辊下的不同料厚的外形轮廓尺寸，理论的展开料尺寸，然后通过可调整孔间距的冷冲模具来实现各装配尺寸上配合公差的要求。
2.1.1理论上的设计基准板厚和在此基准上衍生出来的系列产品孔型尺寸图(有利于减少今后生产过程的调整难度，最大限度地发挥孔型设计优势)，并依产品孔型尺寸图设计配合尺寸公差，
2.1.2在孔型设计和调整过程，轧辊的径向孔型间隙容易调整，若板厚不同可以通过调整上下轴线距离实现。但是轴向孔型间隙和板厚的差异就难以简单地通过上下辊的轴线调整实现。
2.1.3孔型设计制造调试后才能获得较准确的实际开料尺寸，不能根据较准确的理论开料尺寸设计冷冲模，否则货架立柱的孔型轮廓尺寸要依据料厚的增加而缩小，才能保证孔位配合间距，这在冷弯孔型的设计和今后的生产调整的方便性方面的难度都会增加许多。
2.1.4由于板厚不同所以中性层的偏移量不同，因而造成板料宽度的不同，也就造成展开时冲孔位置上的偏差。如果要保证冲孔位置的恒定，同时又要保证最终产品冲孔位置的不变，可以将偏差放在一个不重要的位置(例如用中间凸起部分的高度变化来调整这一尺寸需要)，这一点需要根据产品的使用功能进行设计和调整。
2.1.5以图3所示的冷弯成型机布置形式和货架立柱型钢为例说明货架立柱型钢的孔型设计方法和步骤。
图3 冷弯成型机组设计布置图(计20站)
2.2带宽计算方法
2.2.1以图1产品截面为例：查有关设计图表得变位系数K(如：0.45),由
Rz=R+K×t可计算得Rz，并借助有关绘图设计软件(如：AUTOCAD2002)绘制有关产品截面设计图和中心层偏移线，K×t的值即为中心层偏移线的偏移量，并可查询到有关产品的中心层偏移线总长度即为该产品理论设计开料尺寸(带宽)，其中：
Rz—圆角中性层半径，mm;
R—内圆角半径，
t—带钢厚度，mm。
2.3 变形角的分配
2.3.1平辊起主要变形，变形角均匀分配，有利于成形稳定性。
2.3.2立辊起辅助变形，主要起导向及消除轧件出水平辊后产生的纵横向弯曲的作用，同时在弯曲角超过45°以后用立辊对货架立柱侧边进行弯曲作用，能很好地弥补平辊的变形，特别是在货架立柱需要空弯的后几道次的冷弯过程中的作用特别明显;当考虑回弹因素时，变形角需取前后平辊变形角之和的一半加上回弹角度2°以上来实现。具体变形角分配如下表：
2.4孔型配置
2.4.1为了防止钢带在成形过程中出现横向位移，在成型的前几架分别设立可调导向侧
辊;
2.4.2为了保证钢带在成形过程中不出现滑料和有利于后道的顺利成型，第一架采用0冷弯角的上下平行压辊导送料设计装置，且上下传动轴通过同齿数变位齿轮来实现同速传动;
2.4.3最后设置一到两道基本整形辊，确保成型精度和基本成型尺寸的可调，以适应多厚度多规格品种产品的成型要求;
2.4.4孔型设计过程要考虑具体产品的特点进行设计，如图1产品截面上分布有两列规律分布的凸出挂勾部分，必须在孔型设计过程中考虑此凸起部分与轧辊的可能干涉、对具体冷弯辊轧工艺的影响、特别是对侧立辊等辅助设计的影响等;这也是货架立柱孔型设计的主要特点之一。
2.4.5孔型设计过程要考虑具体产品胚料的预加工情况对设计的影响，如预冲孔在与不在冷弯辊线上的弯曲变形对产品质量的特殊影响，冷弯过程中预冲孔的变形可能性等。
2.4.6孔型设计计算及辅助设计手段：由于采用固定圆弧半径的设计方法，当我们已知冷弯变形角度，如：30°时(具体变形角分配见表)，同时由于我们假设中心层偏移线总长度始终不变，即视其为主要设计不变基准之一，如图4，利用AUTOCAD2002中的部分功能，可以很容易地查找圆弧中心、圆弧对应的弧长、直线段长度或特定线弧的长度比较等，固定圆弧半径设计就是利用中心偏移线的相应过渡圆弧进行设计并找出相应接点处的圆弧切线，构成相应的辊形设计依据，如图4，事实上的上辊片设计成同一曲率半径和宽度，同期考虑轴向的调整公差、辊片间隙、料胚尺寸公差、辊压回弹因素、辊片共用余量和互换间隙等因素，设计制造下辊片，必然能设计和生产出令人满意的货架立柱产品来。
图4设计原理
2.5立辊孔型设计及计算
立辊孔型计算同平辊孔型，不再重复。
3 结束语
好的孔型设计系统决定了产品质量、机架数、轧辊结构、轧辊寿命、安装调整的方法和方便程度、机组的生产效率、生产成本和料耗等，通过上述方法设计制造的轧辊在厂内辊轮修复和新产品设计应用中均取得了满意的效果，而且孔型简单，模具投入费用低。
