一种角钢的小弯曲半径外折弯方法

1.本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种角钢的小弯曲半径外折弯方法。


背景技术：

2.角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条钢材。角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。角钢属建造用碳素结构钢，是简单断面的型钢钢材，主要用于金属构件及厂房的框架等。在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能及一定的机械强度。生产角钢的原料钢坯为低碳方钢坯，成品角钢为热轧成形、正火或热轧状态交货。
3.交货状态的角钢呈直条状，但根据使用环境要求，角钢经常需要弯曲成不同的形状。常见的变形形式有弯弧、弯圆或折弯。弯弧、弯圆设备一般有3-5个轧辊的卷圆机，可在室温下成形。当弯曲半径较大，满足卷圆机的使用要求时，很容易完成变形；
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
5.当需要对角钢进行外折弯且弯曲半径较小时，由于边缘部位承受较大的拉应力，极易在外侧的水平边(即图3中的水平侧面12)上发生开裂、起皱、波浪等缺陷，影响产品正常使用。因此，如何消除角钢在小弯曲半径外折弯时产生的质量缺陷，是需要解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种角钢的小弯曲半径外折弯方法，以解决现有的角钢在小弯曲半径外折弯时容易出现褶皱、开裂的问题。
7.为达上述目的，本发明实施例提供一种角钢的小弯曲半径外折弯方法，包括：确定角钢的折弯中心；对折弯中心及其左右两侧相邻处进行加热处理；将角钢的水平侧面平铺在底板上，并保持角钢的直角开口朝向内侧；用固定侧压块和活动侧压块分别夹紧折弯中心的左右两侧；将活动侧压块向外侧旋转至预定折弯角度。
8.进一步的，将角钢的水平侧面平铺在水平的底板上，具体包括：将底板分为固定底板和能在水平面内转动的活动侧底板，使固定底板位于固定侧压块的下方，使活动侧底板位于活动侧压块的下方；将折弯中心的左右两侧分别布置于固定底板和活动侧底板上。
9.进一步的，在将活动侧压块向外侧旋转至预定折弯角度之前，还包括：在折弯中心处设置圆柱状的折弯芯轴，并使折弯芯轴靠紧角钢的竖直侧面的外侧，使所述活动侧压块能绕所述折弯芯轴在水平方向上转动。。
10.进一步的，将活动侧压块向外侧旋转至预定折弯角度，具体包括：以折弯芯轴带动活动侧压块及活动侧底板同步向外侧旋转。
11.进一步的，对折弯中心及其左右两侧相邻处进行加热处理，具体包括：将折弯中心及其左右两侧相邻处加热到1200℃～1300℃；保温1～2min。
12.进一步的，预定折弯角度为0
°
～150
°
。
13.进一步的，用固定侧压块和活动侧压块分别夹紧折弯中心的左右两侧，具体包括：
用固定侧外压块靠紧在角钢的竖直侧面的外侧，用固定侧内压块靠紧在角钢的内侧，固定侧压块包括固定侧外压块和固定侧内压块；用活动侧外压块靠紧在竖直侧面的外侧，用活动侧内压块靠紧在角钢的内侧，活动侧压块包括活动侧外压块和活动侧内压块。
14.进一步的，在固定侧内压块上设置第一侧压紧面和第一底压紧面，第一侧压紧面用于靠紧竖直侧面的内侧，第一底压紧面用于靠紧水平侧面的内侧；在活动侧内压块上设置第二侧压紧面和第二底压紧面，第二侧压紧面用于靠紧竖直侧面的内侧，第二底压紧面用于靠紧水平侧面的内侧。
15.进一步的，在确定角钢的折弯中心之前，还包括：设置齿轮齿条机构，并将齿轮齿条机构中的齿轮与折弯芯轴同轴固定连接。
16.进一步的，齿轮齿条机构中的齿条为液压驱动形式。
17.上述技术方案具有如下有益效果：
18.本发明的技术方案中，采用热变形弯曲工艺，并在折弯设备中设置了多个压块和底板，使待折弯角钢在各个方向上均得到了可靠的固定，从而避免了折弯后褶皱、开裂等问题的发生。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例中采用的折弯装置的结构示意图；
21.图2是本发明实施例中采用的折弯装置将角钢折弯后的示意图；
22.图3是本发明实施例中得到的折弯角钢成品示意图；
23.图4是本发明实施例中各压块的移动方向示意图；
24.图5是本发明实施例中采用的折弯装置的一个具体实施例示意图；
25.附图标号：1、加热台；2、传送带；3、折弯机；4、收料台；10、角钢；11、竖直侧面；12、水平侧面；20、底板；21、固定底板；22、活动侧底板；30、固定侧压块；31、固定侧外压块；311、固定侧外压块斜面；32、固定侧内压块；321、第一侧压紧面；322、第一底压紧面；33、固定侧内压块液压缸；41、折弯芯轴；42、齿轮；50、活动侧压块； 51、活动侧外压块；511、活动侧外压块斜面；52、活动侧内压块；521、第二侧压紧面； 522、第二底压紧面；53、活动侧内压块液压缸；54、活动侧外压块液压缸。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明实施例提供一种角钢的小弯曲半径外折弯方法，包括：
28.s101、确定角钢10的折弯中心；
29.s102、对所述折弯中心及其左右两侧相邻处进行加热处理；
30.s103、将所述角钢10的水平侧面12平铺在水平的底板20上，并保持所述角钢10的直角开口朝向内侧；
31.s104、用固定侧压块30和活动侧压块50分别夹紧所述折弯中心的左右两侧；
32.s106、将所述活动侧压块50向外侧旋转至预定折弯角度。
33.为了克服现有冷弯技术中出现的质量问题，本技术采用热变形弯曲工艺，即在进行角钢外折弯之前对折弯中心及邻近区域进行加热，使角钢在高温状态下进行折弯，以此方式消除折弯过程中的应力，减少折皱、开裂等问题的发生。此外，现有技术中，通常采用多辊卷圆机进行角钢的折弯，其通过辊子的外圆顶住角钢的外侧面使角钢发生弯折，经发明人仔细研究发现，现有多辊卷圆机在进行角钢折弯时无法对角钢的各个侧面进行限位，也是其折弯后发生质量问题的原因。为此，本技术中，如图1所示，设计了相应于本技术方法所对应的装置，将角钢10以一侧面水平、一侧面竖直的方式布置，同时用底板20、固定侧压块30、活动侧压块50将角钢10限位，位置被完全限定后，角钢10的折弯中心附近区域不存在“自由状态”的侧面，可有效防止折弯过程中不受限制的水平侧面12或竖直侧面11发生变形及褶皱、破裂等情况。
34.进一步的，所述步骤s103具体包括：
35.s1031、将所述底板20分为等高布置的固定底板21和能在水平面内转动的活动侧底板22，使所述固定底板21位于所述固定侧压块30的下方，使所述活动侧底板22位于所述活动侧压块50的下方；
36.s1032、将所述折弯中心的左右两侧分别布置于所述固定底板21和所述活动侧底板22 上。
37.将角钢10完全限位的具体方式如图1所示，在水平侧面12的底部铺设底板20、折弯中心的两侧分别用固定侧压块30和活动侧压块50夹紧，这样一来，角钢10的底部、外侧面、内侧面均被固定好，即水平侧面12、竖直侧面11均被严格限定了位置。同时，底板20被分成了两块，即固定底板21和活动侧底板22，使用过程中，活动侧底板22可随着活动侧压块50同步转动，以保证水平侧面12的侧方和底部均实时得到固定。活动侧底板22可为多种形状，本技术中优选扇形形状，例如为直角扇形，以便实现90度折弯，而且便于实现折弯前后垂直方向的定位和转换。
38.进一步的，在所述步骤s106之前还包括：
39.s105、在所述折弯中心处设置圆柱状的折弯芯轴41，并使所述折弯芯轴41靠紧所述角钢10的竖直侧面11的外侧，使所述活动侧压块50能绕所述折弯芯轴41在水平方向上转动。折弯芯轴41的直径可以为1cm-6cm，根据角钢的规格，折弯芯轴41的直径例如为 1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm，在保证足够的强度下，实现角钢折弯较小的完全半径。
40.为了保证折弯半径符合要求，并保证转弯处圆滑，可在折弯中心的内侧布置折弯芯轴 41，折弯芯轴41的外径按角钢10的内侧折弯半径设计，在折弯过程中可起到模子的作用。如图1所示，为了避免折弯芯轴41与固定侧压块30、活动侧压块50相冲突，在贴近折弯芯轴41的地方，固定侧压块30和活动侧压块50之间应预留能够容纳折弯芯轴41的间隙，或者将二者与折弯芯轴41相贴合处设计为圆弧面；并且在靠近折弯芯轴41处，固定侧压块30和活动侧压块50上应设置斜面(固定侧外压块斜面311和活动侧外压块斜面511)，以实现限位
50拆分为了活动侧外压块51和活动侧内压块52，用以从各个方向卡紧角钢10。
54.进一步的，所述步骤s1041还包括：
55.s10411、在所述固定侧内压块32上设置第一侧压紧面321和第一底压紧面322，所述第一侧压紧面321用于靠紧所述竖直侧面11的内侧，所述第一底压紧面322用于靠紧所述水平侧面12的内侧；
56.所述步骤s1042还包括：
57.s10421、在所述活动侧内压块52上设置第二侧压紧面521和第二底压紧面522，所述第二侧压紧面521用于靠紧所述竖直侧面11的内侧，所述第二底压紧面522用于靠紧所述水平侧面12的内侧。
58.如图4所示，固定侧内压块32上分别具有竖直的第一侧压紧面321和水平的第一底压紧面322，这两个平面分别卡紧角钢10内侧相应的两个面；如图1所示，活动侧内压块 52上分别具有竖直的第二侧压紧面521和水平的第二底压紧面522，这两个平面分别卡紧角钢10内侧相应的两个面。
59.进一步的，在所述步骤s101之前还包括：
60.s001、设置齿轮齿条机构，并将所述齿轮齿条机构中的齿轮42与所述折弯芯轴41同轴固定连接。
61.为了实现折弯芯轴41带动活动侧压块50及活动侧底板22同步向外侧旋转，从而实现对角钢10的外折弯操作，本技术中以齿轮齿条机构来实现主传动。如图2所示，当两个齿条43相向运动或反向运动时，可带动齿轮42顺时针或逆时针转动，从而带动与齿轮 42同轴的折弯芯轴41转动。
62.进一步的，所述齿轮齿条机构中的齿条42为液压驱动形式。
63.本技术中，为了实现更好的折弯效果，提高效率，保证稳定性，选用大扭矩、运行平稳的液压缸来传递动力，即采用液压缸推动齿条42移动。
64.需要说明的是，为了便于卡紧角钢10，本技术中，除了固定侧外压块31为固定的外，其余三个压块(固定侧内压块32、活动侧外压块51和活动侧内压块52)均为可移动的，并均采用液压方式推动。如图4所示，三个活动的压块可以沿箭头方向移动。在折弯准备阶段，将角钢10的折弯中心及两侧区域加热后，角钢10的卡紧过程如下：
65.1)、将加热后的角钢10沿底板20与固定侧外压块31之间的缝隙水平穿入，并使折弯中心对准折弯芯轴41；
66.2)、通过活动侧外压块液压缸54推动活动侧外压块51向下移动到预定位置，使活动侧外压块51分别靠紧竖直侧面11的外表面以及底板20的上表面；
67.3)、通过固定侧内压块液压缸33推动固定侧内压块32向斜下方移动到预定位置，使第一侧压紧面321靠紧竖直侧面11的内侧面、并使第一底压紧面322靠紧水平侧面12 的内侧面(即上侧面)；
68.4)、通过活动侧内压块液压缸53推动活动侧内压块52向斜下方移动到预定位置，使第二侧压紧面521靠紧竖直侧面11的内侧面，并使第二底压紧面522靠紧所述水平侧面12的内侧面(即上侧面)。
69.前述步骤2～4可分布进行，也可同步进行。
70.完成折弯工作之后，松开折弯后的成品角钢的过程如下：
71.1)、通过活动侧内压块液压缸53拉动活动侧内压块52向斜上方回缩到初始位置；
72.2)、通过固定侧内压块液压缸33拉动固定侧内压块32向斜上方回缩到初始位置；
73.3)、通过活动侧外压块液压缸54拉动活动侧外压块51向上回缩到初始位置；
74.4)、将成品角钢10向与入料方向反向的一侧水平抽出。齿条8,9反向运动使得扇形平板3顺时针转动90
°
，手动取出变形后的角钢。
75.前述步骤1～3可分布进行，也可同步进行。
76.以下通过一个具体实施例来介绍本方法的实施过程：
77.该实施例中采用75
×
8mm的等边角钢(边长75mm、边厚8mm)，材料为45#钢，折弯角度90
°
，折弯后内角半径20mm，折弯芯轴41的直径可以为1-3cm，例如为2cm。其工艺流程分为：材料局部加热、液压夹持、弯曲变形、卸料四个工艺。
78.(1)、材料局部加热：采用氧乙炔火焰或者电磁感应局部加热；将角钢10的变形部位加热到1200-1300℃，加热长度为15cm，并保温1-2分钟。
79.(2)、液压夹持：如图4所示，角钢10水平移动直到变形区域到达折弯芯轴41位置。固定侧外压块31固定在底板20上并成直角关系，为角钢10的运动提供了导向及限位作用。
80.活动侧外压块51在活动侧外压块液压缸54作用下垂直下落至活动侧底板22之上，接着固定侧内压块32、活动侧内压块52在各自对应的液压缸作用下，与水平面呈45
°
方向直线运动至角钢10之上，其外表面形状与角钢10内表面一致，并与固定侧外压块31、活动侧外压块51一起将角钢10压紧在固定底板和活动侧底板22之上。活动侧外压块51 和活动侧内压块52固定在活动侧底板22之上；固定底板和活动侧底板22上表面处在同一个水平面。
81.(3)、弯曲变形：如图2所示，两个齿条43在液压作用作直线运动，带动齿轮42 作逆时针旋转90
°
，齿轮42通过轴与活动侧底板22以及折弯芯轴41相连接一起转动。在其共同作用下，角钢10实现90
°
弯曲变形。
82.(4)、卸料：固定侧内压块32、活动侧内压块52分别回位，活动侧外压块51垂直抬起，两个齿条43反向运动使得活动侧底板22顺时针转动90
°
。手动取出变形后的角钢 10。
83.除手动操作外，本发明可以采用plc等控制装置用于发布动作指令，实现自动控制，并在各压块附近设置限位开关或光电检测装置，用于判断各压块是否移动到位、完成卡紧工作(只有在三个活动压块压紧后，才能实现折弯芯轴41的转动，避免压块没有到位就开始转动)，并可将电磁加热装置与折弯装置组合在一起，在加热台上设置温度传感器，之后通过各限位开关/光电检测装置、温度传感器、计时器和控制装置的组合，可实现折弯工作的全自动化运行。
84.采用上述方案后，可以形成如图5所示的另一个具体实施例，该实施例中同样采用75
ꢀ×
8mm的等边角钢(边长75mm、边厚8mm)，材料为45#钢，折弯角度90
°
，折弯后内角半径20mm。该实施例的自动化角钢外折弯工作流程如下：
85.(1)、将角钢10放置于加热台1上，使折弯中心对正预定位置，加热台1上的光电检测装置检测到工件放置入位后，向控制系统(plc等，图中未示出)发出信号，之后控制系统给出动作指令，使加热台1上的电磁感应加热装置启动；当温度传感器检测到角钢 10的加热区域温度达到设定范围时，降低加热功率，使工件保温预定时间；
86.(2)、到达设定保温时间后，控制系统发出指令，使传送带2带动角钢10水平移动到折弯工作台上的折弯机3处，并通过折弯工作台上的光电检测装置确定角钢10是否入位。当
角钢10入位后，控制系统向折弯机3上的各压块驱动液压缸给出指令，使各压块按前述的卡紧过程将角钢10卡紧；
87.(3)、通过折弯机3上设置的限位开关确定各压块是否运行到位，当各压块均到位后，控制系统发出指令，使液压缸推动齿条42转动，从而带动折弯芯轴41、活动侧压块 50及活动侧底板22同步向外侧旋转；当活动侧底板22外侧设置的限位开关被触发时，判断旋转已达到预定角度；
88.(4)、通过控制系统对各液压缸发送指令，完成前述的松开过程；
89.(5)、根据控制系统的指令，右侧的传送带2将折弯后的成品角钢10输送到收料台 4上；同时，液压缸推动齿条42反向转动，使折弯机3复位。
90.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
91.为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
92.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。