异形钢梁辊压成型机开发与设计
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3.4 上弧成型机设计
上弧压制机构与前面的直槽研制原理及机构相似，导向模 具安装在上箱体上，上下箱体通过燕尾导轨和顶岗调整间距。如 图 11 所示。
R6 R2 31.2 20
155
准60 20 30 圆锥滚子轴承 604 轴承 204 29.7
155
120
94
惟齿轮平键连接
192
152
124
固定顶块
图 2 双层薄膜保温大棚安装结构
2.2 钢架结构设计
如图 1 所示，设计理念，钢架应该是设计，如图 3 所示的型钢。
③钢架材料的物理化学性能分析与选择；④钢架成型辊压成型机 理研究；⑤钢架成型辊压成型机研制。（2）重点解决的关键技术问 题：①钢架结构分析与设计；②钢架成型机理；③钢架材料选择；④
滚压内直腔 滚压侧外R5 滚压上外R5
154 184
图 10 外弧成型机
图 11 上弧成型机
4 总图设计
将送料机、直槽机、外弧机、上弧机连接一起，如图 12 所示。
关键是各机器的导向模必须对正，保证上序的钢带正确顺畅接入
本序导向模，并通过关联尺寸加以保证。动力输入选用交流电机
7.5KW.减速器输出轴与送料机上一主动轮皮带连接，实现滚压线
中图分类号：TH16，TQ39 文献标识码：A
1 项目开发依据
本项目研制的工艺型材梁架辊压成型加工机器，主要用来制 造用于农业大棚和养殖业大棚顶部安装塑料薄膜的梁架。传统塑 料大棚梁架主要采钢筋或角钢，虽然易于购买，但重量大，消耗金 属材料多，特别是不便大棚塑料薄膜的安装，塑料薄膜使用寿命
元/平米。（4）预期成果提供形式及实施方式：①钢架与塑料薄膜的 装配结构与装配工艺图；②辊压成型机器设计图样。（5）技术创新 目标：①钢架与塑料薄膜的装配结构与装配工艺可以提高大棚保 温效果 1 倍以上，节约棚内加热能源消耗 50%以上；②钢架成型机 理及辊压工艺装备具有自动化生产能力。
2 概念设计
2.1 安装结构
如图 1 所示，塑料薄膜通过拉伸膨胀簧固定在钢架的内凹 槽中，两钢架间的塑料薄膜有预紧力，可以使塑料薄膜胀紧抻平。 如图 2 所示，是增加保温效果的双层安装结构。
企业不多，而国外已经对农业规模化生产建立较完善的供应机制， 对于规模农牧业生产都能提供完备的生产资料供应，农牧业生产
导几辊子
钢带 送料进给辊子
图 4 送料机送料原理图
2.4.2 内直槽成形
经送料机送来的带钢首先要滚压成直槽，由于直槽深度较
大，所以需要逐步逐深成型。如图 5 所示，每个滚轮每次压深小于
4mm，内槽成型需上下模构成。
如图 8 所示，中带钢在主动轮导向从动轮之间通过，为保证 两轮与钢带上下面接触以产生预压力，送料机分上下箱结构，通 过燕尾导轨定位并可通过旋动对上箱进行上下移动以调整两滚 子间距离和预紧。
膨胀环簧
塑料薄膜
向工厂化、车间化转变。这就需要社会为农业提供建立农牧业生产 工厂、车间的装备和技术。本项目开发正是基于我国农业规模化生
工艺钢架
产的发展方向，为向农业蔬菜和养殖大棚等规模化生产探索先进 可靠的技术和装备。为向农业产业化、规模化生产提供生产装备奠
图 1 塑料薄膜与钢架连接示意图
40 保温层厚度
Research design a mamine taking roof beem to shape as the allotype steel
ZHAO Hong1，LIU Hong-jun1，2 （1Nanjing Institute of Industry Technology，Nanjing 210026，China）
（2Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China）
【摘 要】农业产业化、规模化生产，提高农业产能和农业生产效率是农业现代化的关键。为充分利用 中国北方冬季的土地资源，建设方便高效的农业大棚进行农、林、牧生产是项目研究的目的。针对主要用于 农业大棚塑料薄膜固定的异形金属梁架项目研究设计成果实现的技术方法及过程进行说明与介绍。
关键词：异形钢梁；成形机理；加工机器 【Abstract】A key of the agricultural moderrization is to relize industrial farming with raising yield and efficacy.To build highly efficient agriculture house for China northern peasant is our working aim.The paper will introduce the technique way how to design the allotype steel roofbeem. Key words：Llotype steel roofbeem；Taking shape technology；Manufacturing machine
短，保温效果较差。主要原因是这种梁架固定的塑料不平整、不稳 固。本项目研制目的是开发一种新型大棚梁架，使塑料安装方便平 整。为满足在零下 20°以下北方大棚的保温需要，可以双面双层平 整稳固安装保温塑料薄膜。这种梁架的形状要满足使用膨胀弹簧 固定塑料薄膜，可根据工作环境温度选择单面或双面安装塑料薄 膜的结构。目前，国内针对农业养殖业大棚专门化生产建筑材料的
参考文献
1 刘心治.冷冲压工艺及模具设计［M］.重庆：重庆大学出版社 1995（4） 2 朱龙根等.简明机械零件设计手册［M］.北京：北京机械工业出版社，2005（8） 3 车世明，冯孝中.一种薄板异型材的滚弯成型方法［J］.机械研究与应用，2001（2） 4 史翔.异型材挤压设计理论及其应用［J］.轻合金加工技术，2000（1）
122
37.7 R6
24 轴承 206
上模板 15 燕尾导轨板
15 111
图 5 直槽成型逐步成形过程
图 6 外弧成型加工原理
2.4.3 外弧成形
如图 6 所示，是外弧成型的示意图。图中说明外弧需要分次
逐步滚压，两侧外弧同时对称成型，外弧成型需内外模构成。
2.4.4 上弧成形
上弧滚压成型，如图 7 所示，上弧成形需上下滚压模具。
速度在 60mm/s 左右。
带钢 送料轨
威型机 坠钢
压挡机
压外弧机 压上弧机
图 7 上弧滚压成型原理图
3 部件设计
3.1 送料机设计
依据图 4 送料原理，送料机基本结构，如图 8 所示。
c
192 152
124
82
122
15
准56 准25 18
15 123 138
136 80 106
顶板（2 个）
R5
升降螺母（2 个）
S0
双头螺柱（2 个）
准64准62 24
燕尾导轨（1 套） 压摸版
预紧螺母（2 个）
108
螺柱底座（2 个）
30 5轴 82
Fra Baidu bibliotek206c
154 184
图 8 送料机
图 9 直槽成型机
电机轴 减速器输出轴 减速器输入轴
5 小结
图 12 总图示意
（1）具有较好的经济效益，如果研制成功，钢架辊压成型装备
3.2 直槽成型机设计
压槽机滚子和导向槽模具分别固定在上下箱体上，通过燕尾 导轨与下箱体连接，滚子与槽模的间隙通过顶杆调整，如图 9 所示。
3.3 压外弧机设计
由于外弧是双对称，压制也需对称滚子，如图 10 所示。其中 一侧滚子为主动轮，其动力通过圆锥齿轮变向实现。导向模具直 接在箱体上加工也可以安装在箱体上。
日单班产量 2000 延长米以上。按单机双班产能，年产值在 600 万
元以上，利润在 150 万元以上。（2）组装的可移动式大棚为北方农、
林、牧业集约化规模化发展奠定基础。特别对寒冷地区农业产业化、
规模化生产，提高农业产能和农业生产效率具有意义。（3）由于是新
型双层保温结构，大大节约了人为加温保温的能源消耗，减少污染。
定基础。从市场调查分析，目前专门针对农业大棚整体化生产的企
业寥寥无几，一些小型个体企业正在开发生产，但受资金和技术限
制推广并不理想。随着农民收入增加，农村生产条件改善将成为农 民的追求。农业大棚集约化生产和经营将成为发展方向，所以，用 于制作农业大棚的钢架型材一定具有较好的市场前景。（1）项目的 研究内容：①钢架与塑料薄膜安装的装配结构；②钢架结构设计；
辊压成型机器设计计算。（3）主要技术指标：①钢架断面形状精度
11 级，尺寸精度 10 级；②采用钢架制作的大棚顶部成本低于 200
图 3 钢架的直观立体图、成形步骤
＊来稿日期：2010-01-21 ＊基金项目：南京工业职业技术学院科研重大项目，江苏省开放基金项目（2K06-02-03）
14
赵 红等：异形钢梁辊压成型机开发与设计
第 11 期
2.3 成形过程设计
要想得到，如图 3 所示的钢架型材，必须由专门的设备加工 制造。采用滚压连续成型技术，该断面形状至少需要三道工序完 成，如图 3 所示，经过直槽、外弧、上弧三步成型。
2.4 成形机理设计 2.4.1 送料机构
送料机构是保证滚压机部分滚压的钢带连续供给。送料机 自动将钢带按预定的方向将钢带送入滚压轮下。为保证钢带送料 方向的正确性和恒速进给，送料辊连续若干，在回转力带动下，靠 滚动摩擦力推动钢带做直线进给运动，这种直线进给运动是连续 的，速度基本恒定的。如图 4 所示，是送料机构原理示意图。
第 11 期
机械设计与制造
2010 年 11 月
Machinery Design ＆ Manufacture
13
文章编号：1001-3997（2010）11-0013-02
异形钢梁辊压成型机开发与设计 *
赵 红 1 刘宏军 1，2 （1 南京工业职业技术学院，南京 210026）（2 沈阳农业大学，沈阳 110161）
上弧压制机构与前面的直槽研制原理及机构相似，导向模 具安装在上箱体上，上下箱体通过燕尾导轨和顶岗调整间距。如 图 11 所示。
R6 R2 31.2 20
155
准60 20 30 圆锥滚子轴承 604 轴承 204 29.7
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120
94
惟齿轮平键连接
192
152
124
固定顶块
图 2 双层薄膜保温大棚安装结构
2.2 钢架结构设计
如图 1 所示，设计理念，钢架应该是设计，如图 3 所示的型钢。
③钢架材料的物理化学性能分析与选择；④钢架成型辊压成型机 理研究；⑤钢架成型辊压成型机研制。（2）重点解决的关键技术问 题：①钢架结构分析与设计；②钢架成型机理；③钢架材料选择；④
滚压内直腔 滚压侧外R5 滚压上外R5
154 184
图 10 外弧成型机
图 11 上弧成型机
4 总图设计
将送料机、直槽机、外弧机、上弧机连接一起，如图 12 所示。
关键是各机器的导向模必须对正，保证上序的钢带正确顺畅接入
本序导向模，并通过关联尺寸加以保证。动力输入选用交流电机
7.5KW.减速器输出轴与送料机上一主动轮皮带连接，实现滚压线
中图分类号：TH16，TQ39 文献标识码：A
1 项目开发依据
本项目研制的工艺型材梁架辊压成型加工机器，主要用来制 造用于农业大棚和养殖业大棚顶部安装塑料薄膜的梁架。传统塑 料大棚梁架主要采钢筋或角钢，虽然易于购买，但重量大，消耗金 属材料多，特别是不便大棚塑料薄膜的安装，塑料薄膜使用寿命
元/平米。（4）预期成果提供形式及实施方式：①钢架与塑料薄膜的 装配结构与装配工艺图；②辊压成型机器设计图样。（5）技术创新 目标：①钢架与塑料薄膜的装配结构与装配工艺可以提高大棚保 温效果 1 倍以上，节约棚内加热能源消耗 50%以上；②钢架成型机 理及辊压工艺装备具有自动化生产能力。
2 概念设计
2.1 安装结构
如图 1 所示，塑料薄膜通过拉伸膨胀簧固定在钢架的内凹 槽中，两钢架间的塑料薄膜有预紧力，可以使塑料薄膜胀紧抻平。 如图 2 所示，是增加保温效果的双层安装结构。
企业不多，而国外已经对农业规模化生产建立较完善的供应机制， 对于规模农牧业生产都能提供完备的生产资料供应，农牧业生产
导几辊子
钢带 送料进给辊子
图 4 送料机送料原理图
2.4.2 内直槽成形
经送料机送来的带钢首先要滚压成直槽，由于直槽深度较
大，所以需要逐步逐深成型。如图 5 所示，每个滚轮每次压深小于
4mm，内槽成型需上下模构成。
如图 8 所示，中带钢在主动轮导向从动轮之间通过，为保证 两轮与钢带上下面接触以产生预压力，送料机分上下箱结构，通 过燕尾导轨定位并可通过旋动对上箱进行上下移动以调整两滚 子间距离和预紧。
膨胀环簧
塑料薄膜
向工厂化、车间化转变。这就需要社会为农业提供建立农牧业生产 工厂、车间的装备和技术。本项目开发正是基于我国农业规模化生
工艺钢架
产的发展方向，为向农业蔬菜和养殖大棚等规模化生产探索先进 可靠的技术和装备。为向农业产业化、规模化生产提供生产装备奠
图 1 塑料薄膜与钢架连接示意图
40 保温层厚度
Research design a mamine taking roof beem to shape as the allotype steel
ZHAO Hong1，LIU Hong-jun1，2 （1Nanjing Institute of Industry Technology，Nanjing 210026，China）
（2Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China）
【摘 要】农业产业化、规模化生产，提高农业产能和农业生产效率是农业现代化的关键。为充分利用 中国北方冬季的土地资源，建设方便高效的农业大棚进行农、林、牧生产是项目研究的目的。针对主要用于 农业大棚塑料薄膜固定的异形金属梁架项目研究设计成果实现的技术方法及过程进行说明与介绍。
关键词：异形钢梁；成形机理；加工机器 【Abstract】A key of the agricultural moderrization is to relize industrial farming with raising yield and efficacy.To build highly efficient agriculture house for China northern peasant is our working aim.The paper will introduce the technique way how to design the allotype steel roofbeem. Key words：Llotype steel roofbeem；Taking shape technology；Manufacturing machine
短，保温效果较差。主要原因是这种梁架固定的塑料不平整、不稳 固。本项目研制目的是开发一种新型大棚梁架，使塑料安装方便平 整。为满足在零下 20°以下北方大棚的保温需要，可以双面双层平 整稳固安装保温塑料薄膜。这种梁架的形状要满足使用膨胀弹簧 固定塑料薄膜，可根据工作环境温度选择单面或双面安装塑料薄 膜的结构。目前，国内针对农业养殖业大棚专门化生产建筑材料的
参考文献
1 刘心治.冷冲压工艺及模具设计［M］.重庆：重庆大学出版社 1995（4） 2 朱龙根等.简明机械零件设计手册［M］.北京：北京机械工业出版社，2005（8） 3 车世明，冯孝中.一种薄板异型材的滚弯成型方法［J］.机械研究与应用，2001（2） 4 史翔.异型材挤压设计理论及其应用［J］.轻合金加工技术，2000（1）
122
37.7 R6
24 轴承 206
上模板 15 燕尾导轨板
15 111
图 5 直槽成型逐步成形过程
图 6 外弧成型加工原理
2.4.3 外弧成形
如图 6 所示，是外弧成型的示意图。图中说明外弧需要分次
逐步滚压，两侧外弧同时对称成型，外弧成型需内外模构成。
2.4.4 上弧成形
上弧滚压成型，如图 7 所示，上弧成形需上下滚压模具。
速度在 60mm/s 左右。
带钢 送料轨
威型机 坠钢
压挡机
压外弧机 压上弧机
图 7 上弧滚压成型原理图
3 部件设计
3.1 送料机设计
依据图 4 送料原理，送料机基本结构，如图 8 所示。
c
192 152
124
82
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15
准56 准25 18
15 123 138
136 80 106
顶板（2 个）
R5
升降螺母（2 个）
S0
双头螺柱（2 个）
准64准62 24
燕尾导轨（1 套） 压摸版
预紧螺母（2 个）
108
螺柱底座（2 个）
30 5轴 82
Fra Baidu bibliotek206c
154 184
图 8 送料机
图 9 直槽成型机
电机轴 减速器输出轴 减速器输入轴
5 小结
图 12 总图示意
（1）具有较好的经济效益，如果研制成功，钢架辊压成型装备
3.2 直槽成型机设计
压槽机滚子和导向槽模具分别固定在上下箱体上，通过燕尾 导轨与下箱体连接，滚子与槽模的间隙通过顶杆调整，如图 9 所示。
3.3 压外弧机设计
由于外弧是双对称，压制也需对称滚子，如图 10 所示。其中 一侧滚子为主动轮，其动力通过圆锥齿轮变向实现。导向模具直 接在箱体上加工也可以安装在箱体上。
日单班产量 2000 延长米以上。按单机双班产能，年产值在 600 万
元以上，利润在 150 万元以上。（2）组装的可移动式大棚为北方农、
林、牧业集约化规模化发展奠定基础。特别对寒冷地区农业产业化、
规模化生产，提高农业产能和农业生产效率具有意义。（3）由于是新
型双层保温结构，大大节约了人为加温保温的能源消耗，减少污染。
定基础。从市场调查分析，目前专门针对农业大棚整体化生产的企
业寥寥无几，一些小型个体企业正在开发生产，但受资金和技术限
制推广并不理想。随着农民收入增加，农村生产条件改善将成为农 民的追求。农业大棚集约化生产和经营将成为发展方向，所以，用 于制作农业大棚的钢架型材一定具有较好的市场前景。（1）项目的 研究内容：①钢架与塑料薄膜安装的装配结构；②钢架结构设计；
辊压成型机器设计计算。（3）主要技术指标：①钢架断面形状精度
11 级，尺寸精度 10 级；②采用钢架制作的大棚顶部成本低于 200
图 3 钢架的直观立体图、成形步骤
＊来稿日期：2010-01-21 ＊基金项目：南京工业职业技术学院科研重大项目，江苏省开放基金项目（2K06-02-03）
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赵 红等：异形钢梁辊压成型机开发与设计
第 11 期
2.3 成形过程设计
要想得到，如图 3 所示的钢架型材，必须由专门的设备加工 制造。采用滚压连续成型技术，该断面形状至少需要三道工序完 成，如图 3 所示，经过直槽、外弧、上弧三步成型。
2.4 成形机理设计 2.4.1 送料机构
送料机构是保证滚压机部分滚压的钢带连续供给。送料机 自动将钢带按预定的方向将钢带送入滚压轮下。为保证钢带送料 方向的正确性和恒速进给，送料辊连续若干，在回转力带动下，靠 滚动摩擦力推动钢带做直线进给运动，这种直线进给运动是连续 的，速度基本恒定的。如图 4 所示，是送料机构原理示意图。
第 11 期
机械设计与制造
2010 年 11 月
Machinery Design ＆ Manufacture
13
文章编号：1001-3997（2010）11-0013-02
异形钢梁辊压成型机开发与设计 *
赵 红 1 刘宏军 1，2 （1 南京工业职业技术学院，南京 210026）（2 沈阳农业大学，沈阳 110161）