冷彎輥孔型設計(rollformingpassdesign)

將板帶材經連續輥式成形制成冷彎型材所進行的冷彎成形工藝及工具設計。冷彎輥設計的主要依據是產品標準、生產機組設備的配置及其主要參數。冷彎輥孔型設計的步驟包括：(1)確定坯料寬度；(2)確定冷彎型材相對于水平軋輥中心線的位置；(3)i盤擇型材成形的基本中心線及基準線段；(4)確定型材過渡斷面的數量和形狀——輥花圖；(5)畫斷面配輥圖和輥片圖；(6)導衛及輔助工具的設計和繪圖；(7)校核。

坯料寬度的確定冷彎產品品種很多，但一般可分為開式型材、閉式型材、波紋型材(波紋板、壓型金屬板)及特殊型材4類，其料寬計算方法大體相同。

(1)開式型材料寬計算。根據成品斷面各部分的長度確定即：

式中B為料寬；b_w為斷面各圓弧段展開長度；a_i為圓弧段對應中心角；ρ為計算圓角半徑；R為內圓弧半徑；S_o為板厚；K為系數，見表1；b_x、b_z分別表示斜線及直線段實際長度。

(2)閉式型材料寬計算。按成品斷面的展開長度加上焊接余量、減徑量、定徑量進行計算。(見帶材成形孔型設計)

(3)波紋型材料寬按下式計算：

式中b_w、b_x、b_z分別為成品斷面彎曲段、斜線段、水平直線段的長度；η_w、η_x分別為彎弧處、斜直線區橫向變形系數，η_w=0.9？0.95、η_x=0.98、K=0.5。

型材在輥中配置位置、基本中心線與基準線段的確定型材斷面的配置一般遵循以下原則：(1)保證能得到所要求的形狀和重要尺寸；(2)將斷面上較長的邊與輥軸方向平行，使軋輥切槽淺、斷面橫向線速度差小和成品表面質量較好(無劃痕、擦傷)；(3)彎曲方向盡可能向上，以利成型過程的觀察，便于調整；(4)軋件出入輥槽順利、穩定；(5)有利于后步工序如運輸、剪切、焊接等的進行。

配置方向示例見圖l和圖2。

要實現合理配置，必須正確選定型材的基本中心線和基準線段(當斷面存在基準線段時)，這對于非對冷leng稱斷面型材尤為重要。(見圖3)型材基本中心線是指坯料縱長度方向上一條縱貫各過渡斷面的成形過程而又始終不改變其位置的直線。基本中心線選擇合適能使坯料在成形過程中不發生大的縱向變形和橫向位移，增加其穩定性。基準線段是一段與基本中心線相垂直的水平線。與基本中心線一樣，在整個成形過程中不發生變形及變位。這個基準線段的存在，使坯料成形過程更為穩定(基準線段比基本中心線剛度大)。

確定基本中心線的原則是：(1)最好能將坯料寬度均分為兩半；(2)線的兩側彎曲次數應盡可能相等；(3)線的兩側成形水平力(彎曲力、拉伸力)應盡量平衡；(4)盡可能通過斷面最低部分，以增加成形中坯料穩定性。

確定型材過渡斷面把板帶坯料彎成所需的冷彎型材斷面時要經過多個道次，即需要有多個過渡斷面孔型，過渡斷面的總和稱為輥花圖(sectionflower•)。

冷彎孔型設計力求以最少道次獲得高質量產品。但道次少將使一道次彎曲角增大。當彎曲角超過允許值時，坯料邊部因上升而拉長(如圖4所示，由L拉長為L₁)的伸長率ε將超過允許值，致使型鋼因出現波浪、皺折等缺陷而報廢。最大允許彎曲角由下式計算：

式中L為兩架軋機間距；a為彎曲段長度；ε_max為允許伸長率(0.1％～0.2％)。經驗認為，邊部上升角△取1.25^o為宜，△角過大，將使邊部伸長率超過ε_max值，則上式可改寫為：

為了方便，彎曲角可取經驗值，見表2。

畫配輥圖及輥片圖即按輥花圖配置水平彎曲輥或垂直輥、吊輥、吊桿等。先選取基準直徑。后道次的基準直徑應比前道次的大0.5～1mm，以防止邊部出現波浪皺折。為減輕產品的表面擦傷和點跡，在輥槽較深部位，輥錐面與金屬料之間應留一定間隙，可取2^。～4^。的間隙。為得到形狀準確的產品，往往要采取過彎以克服回彈，過彎角一般取1^。～3^。。根據各過渡斷面的形狀，確定開口位置、孔型類型，畫出配輥圖。根據配輥圖，將輪廓線復雜的軋輥分解成外形簡單(圓柱形或490錐形)的輥片，并畫輥片圖。

檢查咬入情況及校核設備孔型設計完后，一般要檢查咬入情況以防咬邊，另外，還要計算設備強度及電機功率，校核能否滿足成形要求。

冷彎輥孔型設計現狀及發展輥彎孔型設計尚處在半經驗半理論階段，如彎曲角的選取、回彈大小的確定、過渡斷面的選擇等尚無滿意的理論和計算公式可循。對縱橫向應力、應變的研究更不充分，有些甚至連定性都做不到。要提高孔型設計水平，還需進一步完善輥彎理論。過去，計算一套較為復雜的孔型，整個設計制圖周期較長。而設計后是否能用尚需經過試錯，費時、費工。因此，世界各國均在發展計算機輔助設計及計算機輔助制造軋輥。計算機輔助設計在20世紀70年代初出現，一般在中小型計算機上進行。80年代微型計算機逐步完善，使冷彎輥孔型的計算機輔助設計很快發展起來。中國已先后開發出冷彎開口、閉口型材及波紋板孔型計算機設計和繪圖系統軟件，并已得到應用。