简易卷板机设计

2010-03-16王立鑫白玉萍

哈尔滨轴承 2010年1期

施晶王立鑫，白玉萍

(1.航天科工哈尔滨风华有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨150036；2.哈尔滨轴承集团公司技术中心，黑龙江哈尔滨150036；3.航天科工哈尔滨风华有限公司科华分公司，黑龙江哈尔滨150036)

1 前言

小型粮食包装机械生产厂家经常需要制作一些小尺寸的薄板钢筒，尺寸规格多、批量小，以前都采用手工制作，外观粗糙、效率低、成本高。为适应市场的需求，公司决定购置一台小型卷板机，可是，经过市场调研发现，市场上出售的卷板机售价高、性能好，适用于大批量生产。而我公司的产品批量小，品种规格多，因此决定自行设计制造一台简易的卷板机。

2 现行卷板机原理分析

卷板机也叫滚圆机或滚床，是将板材通过旋转的轴辊来制取圆筒形或弧形工件的主要设备。根据轴辊的排列位置，卷板机可分为对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、四辊卷板机等三种结构形式。四辊卷板机结构复杂功能全、效率高，是大、中型卷板设备；对称式三辊卷板机的三个轴辊的轴心呈等腰三角形排列，它的两个下辊为同步主动，因而位置是固定的。上轴辊为从动转动，且可做垂直方向的升降运动。图1为对称式三辊卷板机的工作原理图。主动辊Ⅱ、Ⅲ通过电机和减速机构带动，以相同的速度向同一方向旋转。由于轴辊和板材之间的摩擦作用，带动板料向前运动。向下调整上辊的位置，即可对板料进行不同曲率的滚弯。对称式三辊卷板机结构简单、操作方便、造价低，应用广泛，但它有一个重大缺点：由于对称式三辊卷板机的三根轴辊呈等腰三角形排列，所以在滚弯过程中，工件两端都必然会留下直线段，直线段的长度约等于两个下轴辊中心距离的一半，这部分直线段是轴辊无法滚压到的地方，要想消除它需要增加其它的工序和设备才可以。而非对称式三辊卷板机是为了滚压这个直线段而设计。

非对称式三辊卷板机的两个下辊可分别做垂直方向调整，可以将任意一个下辊调至和上辊中心距很小的位置，另一个轴辊向上调至合适的位置，即可对钢板的起始端进行压弯并滚弯。在滚完一半以后，改变两个下轴辊的排列位置，继续滚压，即可将工件末端的直线段消除，也可将工件调头，末端变始端来进行滚压，同样可以消除直线段。

非对称式三辊卷板机又分为弧线下调式三辊卷板机和水平下调式三辊卷板机等。弧线下调式三辊卷板机三个工作辊均为主动辊，两个下辊围绕固定回转中心作弧线升降运动，可一次上料完成板材的端部预弯、卷圆、校圆工序，工作原理见图2；水平下调式三辊卷板机三个工作辊均为主动辊，通过上辊升降和下辊水平移动来完成预弯卷圆等工序，工作原理见图3。

3 设计参数的选择

以上分析的三种卷板机中，对称式三辊卷板机需要增加预弯工序及设备，投入高、占地大；弧线下调式三辊卷板机和水平下调式三辊卷板机的三个轴辊均为主动辊，通常采用两到三个电机及减速设备，成本高、结构复杂。而我公司需要的卷筒批量小、精度要求不高，因此考虑在增加手工调整的前提下使卷板机结构尽量简化。

根据实际需要选择了表1中的设计参数。根据基本参数分析：最大卷板的厚度为2mm以下，下辊与上辊间的行程很小，辊子的转速很低，也无大的冲击，考虑是否可以通过两组齿轮的传动，带动两个转向不同的上辊和下辊运转，以带动板料运动。而另一个侧辊为被动辊，它只是沿斜线上下运动，使板料成型。这样只采用一台电机就可以了，大大简化了设备结构。

表1 基本参数和尺寸

根据上述分析，设计的卷板机采用如图4所示的非对称式可调三辊的成型原理，上辊和下辊均为主驱动辊，上辊固定，下辊可以沿与垂直方向成15°角方向移动，它的移动范围由卷筒的板厚决定（小于2mm）；侧辊沿45°角升降，来完成卷制不同直径的圆筒。

一台电机带动两个转向不同的上辊和下辊运转，是这台卷板机设计的关键。经传动分析，采用了如图5所示的传动原理。电机依次带动4个模数2.5、36个齿的齿轮旋转，其中两个又分别与两个模数2.5、29个齿的齿轮啮合，这两个齿轮分别带动上辊和下辊旋转。

整个卷板机由上辊、下辊、侧辊、传动机构、压杆机构、下辊调整机构、侧辊调整机构和电机组成，见图6。卷制工件时，首先根据工件板厚调整下辊调整机构6，使下辊沿与垂直方向15°（见图4非对称可调式三辊卷板机工作原理）做微调，然后将板料送入三辊之间，开动电机再通过侧辊调整机构8将侧辊沿45°方向向上移动（移动距离由圆筒直径决定），这样就能将板料卷成筒形了。

为了便于取出卷制好的筒形工件，上辊的一端支撑是活动的，可以打开，另一端在压杆机构5的作用下，可以实现一端翘起，这样就可以取出加工好的筒形工件。

由于上、下辊的转速很低，电机6的转速通过减速器5和联轴器4及传动机构3到达上、下辊时，达到预期的转速5r/m in左右。

下辊调整机构8和侧辊调整机构10是通过两个手轮和斜面滑块的组合结构，达到距离调整的目的的。