李建为，杨毅勇，孟浩然，王允中

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250022）

ZLW10型矫直机的设计及应用

李建为，杨毅勇，孟浩然，王允中

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250022）

介绍了一种矫直机，用于U型梁在辊压生产过程中出现侧弯、翘曲、扭曲等缺陷时的矫直。该矫直机具有精确的量化调节能力，可实现针对U型梁的自动矫形功能。

矫直机；数控辊型；U型梁；缺陷

U型梁是一类经济高效的型材，广泛应用于机械制造、桥梁建筑、铁路、石油化工、汽车等行业。目前U型梁的生产大多采用高强度板经辊压成型，成型过程中会出现产品缺陷。随着U型梁生产规模的扩大以及用户对产品质量要求的提高，作为U型梁生产最后一道精整工序的矫直技术在U型梁生产中的作用越来越重要。本文对我公司生产的ZLW10型矫直机的工作原理及其特点进行了介绍。

1 ZLW10型矫直机简述

ZLW10型矫直机是我公司数控辊型生产线[1]中的一个组成设备。该型矫直机具有针对不同规格U型梁的自动精整矫形功能，能够实现针对腹面宽度160 mm～360mm、翼高50 mm～110mm、厚度5 mm～10mm范围内的U型梁的矫形功能。该型矫直机主要由固定底座、外框架、滑块、转盘、前后支撑架、成型辊以及8个独立的配有旋转编码器的驱动调节电机等部件组成。该机能够实现U型梁在生产过程中出现的侧弯、翘曲、扭曲等缺陷的矫形工作，还能够通过水平方向和竖直方向的移动来调节与之配套的前后设备之间的位置关系。该型矫直机真正实现了自动矫形、一机多用的功能，为客户最大程度地节省了设备调试时间和设备生产成本，并实现了U型梁生产过程的自动化。

2 ZLW10型矫直机矫直原理

根据U型梁成形工艺，在由板料经过辊压成型机组逐渐弯曲变形成形过程中，存在弯曲变形产生的应力与板带中存在的残余应力相结合的现象，使板带偏离成形线[2]，从而出现U型梁生产过程中的侧弯、翘曲、扭曲等缺陷。针对这些缺陷，ZLW10型矫直机分别设置了可调节的滑块、转盘、前后支撑架、矫直辊等部件用于完成U型梁的矫形工作。如图1、2、3所示为ZLW10型矫直机的结构示意图。

图1 ZLW10型矫直机进料端

图2 ZLW10型矫直机出料端

型材矫直的基本原则为：（1）对于具有侧弯、翘曲等缺陷的型材，通过矫直机构沿相反方向施加足够的压力，使其产生永久变形，如果沿相反方向的变形量合适，那么回弹之后，型材就能被完全矫直；（2）对于型材在某个方向产生的扭曲变形，矫直机构必须沿相反方向旋转型材，从而产生永久的塑形变形，如果旋转角度合适，则回弹之后，型材将不再扭曲[2，3]。

ZLW10型矫直机整机安装于固定底座上，底座通过地脚螺栓和调平垫块固定于地基基础上，在固定底座上安装有两个横向导轨，该导轨可使外框架在电机和螺杆的作用下横向移动，用于保证U型梁顺利进入矫直机，也能够方便调节矫直机与辊压成型机组左右方向过料中心线的一致性。

图3 ZLW10型矫直机侧端

外框架用于支撑整个工作部位，在框架的两侧各有一个竖向导轨，该导轨可使滑块在电机和螺杆的作用下上下移动，用于保证U型梁从辊压成型机组出来后能够顺利进入矫直机，也能够通过调节高度使矫直机与辊压成型机组在竖直方向上过料高度的一致性。

滑块用于支撑整个矫直工作部位，在滑块中间加工有圆形孔，用于转盘的旋转。转盘通过电机和螺杆的作用，可在滑块上转动。转盘的转动带动安装于其上的前后矫形辊发生偏转，用于实现对U型梁的扭曲缺陷进行矫形。

进料端的横辊和上立辊通过电机带动丝杠来调节开口距离，用于不同宽度规格U型梁的矫形。立辊微调电机通过螺杆调节立辊和横辊之间的间距，用于不同厚度规格的U型梁通过。通过调节立辊和横辊的间距实现对U型梁侧弯的矫形。

进料端下立辊采用分片式，由三个立辊和剖分式垫片组成，可通过调节剖分式垫片的排列，改变三个立辊的间距，实现不同宽度U型梁的矫形。三个下立辊安装于活动辊座上，该活动辊座通过电机带动螺杆可上下移动，用以改变下立辊与上立辊的间距，以实现不同厚度规格的U型梁矫形。同时也可以通过调节下立辊与上立辊的间距使U型梁能够顺利通过。

出料端上立辊和下立辊也均由分片式立辊组成，中间安装剖分式垫片。上下立辊轴间距固定，安装于同一个活动辊座上，辊座通过电机带动螺杆可上下移动。通过进料端立辊与出料端立辊的高度差来实现对U型梁翘曲的矫形。

ZLW10型矫直机各调节电机均采用独立控制程序，能够实现单独动作。每个电机均配有旋转编码器，用于记录电机的工作状况，根据电机的工作状况通过编程计算进而可得出各矫形辊的工作状态。后期可再开发出U型梁生产在线检测[4]功能即可实现ZLW10型矫直机的在线自动矫形。

3 结束语

本文介绍了我公司设计生产的ZLW10型矫直机的基本结构，以及对U型梁生产过程中出现的侧弯、翘曲、扭曲等缺陷的矫直原理。根据湖北某用户现场反馈，该型矫直机能够很好地实现U型梁的矫型功能，大大提高工作效率，将原先由工人凭经验调节矫形，转变为精确的量化调节。同时，该型矫直机配合我公司设计生产的数控辊型生产线，即能够实现各型号U型梁的自动化生产。

[1]张新生，刘长勇，杨毅勇.汽车纵梁冷弯成形生产线的研制[J].锻压装备与制造技术，2006，41（2）：28-30.

[2]George T.Halmos，著.刘继英，艾正青，译.冷弯成型技术手册[M].北京：化学工业出版社，2009：62-63.

[3]杜海波.异形条钢矫直机的设计 [J].锻压装备与制造技术，2011，46（6）：61-63.

[4]曲 杰，施印霞，徐成彤，等.汽车纵梁冷弯成形设备电气控制的设计与实现[J].锻压装备与制造技术，2008，43（1）：26-29.

The design and application of ZLW10 type straightening machine

LI Jianwei，YANG Yiyong，MENG Haoran，WANG Yunzhong
（Jinan Foundry&Metalforming Machinery Research Institute Co.,Ltd.,Jinan 250306，Shandong China）

A new kind of straightening machine for U beam has been introduced in the text,which deals with lateral bending,warping,distortion in the rolling production process.It has accurate quantitative adjustment capacity,which can automatically straighten the U beam.

CNC rollforming line;Straightening machine;Straightening for defects of U beam

TG333.2+3

A

10.16316/j.issn.1672-0121.2016.01.024

1672-0121（2016）01-0083-02

2015－11－10；

2015－12－22

李建为（1984-），男，助理工程师，从事锻压机械设计研发。E-mail：zhumentreni@163.com