卷板机的现状与发展

表 1 卷板机的主要型式和特点 结构特点
适用范围
三个工作辊呈品字形对称布置。上辊可垂直 无预弯边功能，剩余直边大。需另配预压边设备。结
升降，一般两下辊为主驱动辊。
构简单，适用范围广。
上下辊相对偏移一较小距离，下辊可垂直升 单向预弯边，板料需调头弯边。中薄板应用较多，也
降，侧辊可倾斜升降。一般上下辊为主驱动
辊。
有用于厚板大机型的。
上辊固定旋转，下辊相对上辊可垂直升降。两 双向预弯边，预弯边和卷圆只需一次进料。中薄板
下辊或上辊为主驱动辊。
应用较多。
上辊固定旋转，两下辊作倾斜运动。上辊为主 双向预弯边，预弯边和卷圆只需一次进料。中薄板
驱动或三辊均为主驱动。
应用较多。
上辊固定旋转，两下辊绕一固定中心作弧线 双向预弯边，预弯边和卷圆只需一次进料。主要用
辊为主驱动。
中薄板的卷制，一般卷制厚度小于 80mm～100mm。
上辊固定旋转，下辊垂直升降，两侧辊作倾斜 双向预弯边，剩余直边较短，板料对中方便，卷制精
升降运动。一般上辊为主驱动或上、下辊为主 度和效率高，最适合 CNC 控制。一般卷制厚度小于
驱动。
80mm～100mm。
上辊固定旋转，下辊垂直升降，两侧辊绕固定 双向预弯边，剩余直边较短，板料对中方便，卷制精
船用卷板机最早由第一重型机器厂、长锻制造， 早 期 为 对 称 式 结 构 ， 规 格 为 W11TNC -20 ×8000、 W11TNC-25×9000 等。随着我国造船产量的快速增 加和造船业由大到强的发展要求，我国的船用卷板 机除对称式结构外，还开发出水平下调式。该类机器 可卷制和预弯弧形和锥形工件，同时借助折弯模具 还可进行钢板的折弯，既可用作卷板机，又可用作折 弯机。机器的上下工作辊挠度补偿技术、工作辊双向 独立驱动技术、卷板和折弯工艺参数的数控技术等 已接近世界先进水平。
板机。
面积少。
辊子轴线与水平面垂直布置，一根主辊，全液 压。
三辊对称布置，上、下辊均带有支撑辊及横 一般只能卷制圆心角 180°以下的弧形或锥形工件，
梁。无倾倒轴承体。一般两下辊各由一套独立 可卷制工件长度 8000mm～21000mm，不能卷整圆。
驱动装置从两端分别驱动。
无预弯功能，剩余直边大。
上辊垂直升降，下辊水平移动，上、下辊均带 一般只能卷制圆心角 180°以下的弧形或锥形工件， 有支撑辊及横梁。无倾倒轴承体。一般两下辊 可卷制工件长度 8000mm～21000mm，不能卷整圆。 各由一套独立驱动装置从两端分别驱动。 有预弯功能，剩余直边小。
快速、精密和批量生产是现代化工业文明的基 础。发展研制、开发高效能、高精度、安全、复合、环 保、自动化、柔性化、智能化的弯曲校正设备对提高 我国装备制造业的水平，满足企业竞争的需要，提高 经济效益是十分重要的。
2 我国卷板机的基本状况 2.1 卷板机在装备制造业中的重要作用
日益发展的航空航天、军工兵器、汽车、机车车 辆、仪器仪表、造船、化工、压力容器、冶金、工程机 械、金属构件等行业，对卷板机的需求量日趋增大， 卷板精度要求越来越高。随着我国制造业的快速发 展，造船业对普通卷板机、具有卷折复合功能的船用 卷板机等的功能、可靠性、安全性、自动化等提出了 更高的要求；电力工业快速发展，煤电、水电、核电和 国家清洁能源政策鼓励发展的风电，其管道、柱塔等 需要大型成套的卷板机；海上石油、天然气、石油化 工、煤化工等行业，其压力容器产品大型化、高参数 化趋势日趋明显，千吨级的加氢反应器、两千吨级的 煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐等在我国 大量应用，使成形厚板、高强度板的大型卷板机成为 关键设备。
点作弧线升降运动。一般上辊为主驱动或上、度和效率高，最适合 CNC 控制。一般卷制厚度小于
下辊为主驱动。
80mm～100mm。
Байду номын сангаас上辊固定旋转，下辊可垂直升降，下辊为主动 可预弯边，卷制精度和效率高，可弯曲有涂层的多
辊或上下辊均为主动辊。成形时上辊相当于 孔板材、波纹管、金属丝网等。多用于卷制 6mm～10
于厚度 80mm 以下板的卷制，有用于厚板卷制的趋
升降。一般三辊均为主驱动。
势。
上辊垂直升降，下辊水平移动。一般三辊主驱 双向预弯边，预弯边和卷圆只需一次进料。用于各
动或两下辊为主驱动。
种厚度板的卷制，特别适用于中型重型卷板。
上辊既可垂直升降，又可水平移动。一般两下 双向预弯边，预弯边和卷圆只需一次进料。适用于
20 世纪 80 年代末，由 PC、NC 控制的三、四辊 卷板机进入国内市场。该机具有工作辊 (上辊或下 辊)自动调平、工作辊倾斜状态可同步升降等功能， 工作辊间同步精度控制在±0.2mm 范围内。90 年代 初，长锻在国内首先开发出的弧线下调式三辊卷板 机和弧线四辊卷板机，一次装卸板料即可完成端部 预弯和卷圆，转臂弧线摆动比线性导轨摩擦损失小， 卷板受力合理，机器重量轻，整机结构紧凑合理。弧 线四辊卷板机比其他卷板机更适合卷制小直径的筒
目前，国内船用卷板机上辊最大下压力已达 22000kN，卷制或折弯板材宽度可达 21000mm 以
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2010 年第 2 期
综 述 REVIEW
型式 对称式 非对称式
垂直下调式 三
辊 卷 倾斜下调式
板
机 弧线下调式
水平下调式
上辊十字移动式 （上辊万能式）
四
普通型
辊
卷
板
机
弧线型
两 辊 卷 板 机
示意图
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2010 年第 2 期
REVIEW 综 述
2.2 卷板机的现状 近年来，卷板机的发展在我国已形成相当规模，
其制造水平也在不断提高。对提高装备制造业水平， 促进我国工业化进程产生了深远的影响。 2.2.1 卷板机主要型式及特点
卷板机按辊数可分为两辊、三辊、四辊及多辊； 按辊子布置方式可分为对称式和非对称式；按辊子 轴线位置可分为卧式和立式；按辊子调整方式可分 为上调式和下调式；按主驱动方式分为机械和液压； 按辊子的传动方式分为上传动（上辊主动、其余辊从 动）、下传动（下辊主动、其余辊从动）、全传动（工作 辊全为主驱动）；按上辊有无倾倒轴承体可分为开式 和闭式（船用型）；按功能可分为普通型和多用型；按 卷制方法可分为冷卷、热卷、温卷；按控制方式可分 为强电控制、NC 控制、CNC 控制。
卷板机通常按工作辊数量及其排布方式、位置 调整方式等进行分类，主要类型见表 1。
表中对称式、弧线下调式、水平下调式、上辊十 字移动式（上辊万能式）三辊卷板机；四辊卷板机（普 通型）；两辊卷板机；立式三辊卷板机；船用卷板机等 较为常见。 2.2.2 卷板机的发展历程及现状
我国卷板机专业化生产始于上世纪 70 年代初 期，最早为机械传动的对称式三辊卷板机，这种卷板 机结构简单，但不能进行板材端部预弯。当卷制筒体 工件时，需先进行板料两端预弯或焊接前切割剩余 直边，既费工，又费料，生产效率低。20 世纪 70 年代 末期，长治钢铁（集团）锻压机械制造公司（原长治锻 压机床厂，以下简称长锻）研制成功了机械传动四辊 卷板机，这种卷板机可对板材两端进行预弯，与三辊 卷板机相比，大大改善了性能。但该机结构庞大、材 料消耗多、制造周期长。20 世纪 80 年代中期，全液 压四辊卷板机和液压水平下调式三辊卷板机由该厂 推向市场。这两种机型既可对板材进行预弯，一次上 料完成筒体成形，又可对筒体进行焊接后的校圆，工 作效率是原机型的 2～3 倍。
目前，国内可生产的最大水平下调式三辊卷板 机，其冷卷板厚可达 250mm，热卷板厚达 400mm，最 大板宽为 3000mm～4500mm，上辊下压力达 40000kN ～60000kN。国内大型水平下调三辊卷板机的专业厂 家主要有长锻、湖北鄂重、泰安华鲁等。
图 2 为 CDW11XNC-40×8000 水平下调式三辊 卷板机，该机可卷最大板厚 40mm，最大板宽 8000 mm，屈 服 极 限 240MPa，满 载 最 小 卷 筒 直 径 尴2500 mm，可卷最小筒径 尴900mm。该机的上辊挠度用电 机、减速机、丝杠带动的斜楔机构通过调整下辊挠度 来补偿。其卷制次数、每次的上辊压下量、下辊水平 移动行程、下辊的挠度补偿量等均由数控系统根据 板厚、板宽、卷筒直径、屈服极限等参数自动计算生 成程序并实现自动控制。
综 述 REVIEW
文章编号：1672－0121(2010)02－0010－06
卷板机的现状与发展
邢伟荣 （长钢集团锻压机械制造有限公司，山西 长治 046011）
摘要：分析了我国卷板机的技术水平和现状，指出了我国卷板机与国外先进水平的差距，对卷板机发展 趋势进行了探讨。
关键词：机械制造；卷板机；发展；弯曲校正设备；综述 中图分类号：TG315.7 文献标识码：A
未来工业的发展，对节能、节材、少无切削加工 要求也会愈来愈强烈，据估计，利用卷板机作为工艺 装备，可提高效率 10～40 倍，节材 60％以上。有资料 表明，钢铁产量的 70%需要经过变形加工，金属成 形行业要加工 2/3 的钢材。有人估计，每一万吨板、 管、型材的再加工就需要弯管机、卷板机、型材弯曲 机各一台。
将金属板料弯成单一或多曲率的筒形或弧形， 通常可用压弯和卷弯两种方法。压弯是在液压机或 折弯压力机上借助模具进行，主要依靠横向的塑性 弯曲实现，其弯曲过程为非连续的逐点或分段弯曲。 卷弯与压弯相比具有以下特点：①其弯曲过程为带 有一定拉伸力的连续的弹塑性弯曲，回弹较小，因而 成形准确、弯曲质量高、工效高；②无须模具成形，运 作成本低；③卷弯时力量往往比压弯成形小，卷板机 的造价较液压机低；④配备辅助装置可卷制锥形件， 并可实现对管材、型材的弯卷。因此，卷板机广泛用 于锅炉、造船、石油、化工、水工、金属结构及其他机 械制造行业。
1 概述 卷板机属于锻压机械八大类产品中的弯曲校正
机类。卷板机是使金属板材根据三点成圆原理，利用 工作辊相对位置变化和旋转运动，使板材产生连续 弹塑性弯曲而获得预定形状及精度工件的金属成形 设备。它以轴线相互平行的工作辊为主要工作零件， 通过机械、液压等能量转化为运动动能使工作辊实 现位置变化和旋转运动，从而非常方便地将各种金 属板料在冷态、温态或热态下弯卷成母线为直线的 单曲率或多曲率的弧形或筒形件。通过改变辊子的 形状或增加卷锥装置等，限制材料的流动、改变同一 工件不同部位的运动速度，还可卷制母线为斜线、弧 线以及直线、斜线、弧线组合的单曲率或多曲率的弧 形或筒形件，如椭圆形、方形以及不对称形等。
我国卷板机经历了从机械到液压、再到数控的 发展过程。目前，其液压和自动化控制技术已取得了
收稿日期：2009-12-26 作者简介：邢伟荣（1966-），男，高工，从事弯曲矫正机械、冶金机械
的开发设计
长足的发展。20 世纪 90 年代国内陆续开发研制的 数控卷板机，经过多年来的不断完善，正日趋成熟， 已完成了从单机自动化到柔性制造单元的历程。
旋转冲头，下辊相当于活动阴模。
mm 以下的高强度薄板。
三辊
立
式
卷
板
四辊
机
船
对称式
用
卷
板
机 水平下调式
辊子轴线与水平面垂直布置，其余同对称式 三辊卷板机。
钢板在垂直状态下弯曲，自重对精度影响小，有利
于卷制薄板大直径筒；锈蚀铁屑等不会卷入钢板和
辊子轴线与水平面垂直布置，其余同四辊卷 辊子之间形成压痕，可有效保护板面；体积小，占地
体，最小筒径可达上辊直径的 1.1～1.2 倍。 20 世纪 90 年代中期，长锻采用四电机合流主
驱动技术，首次将水平下调式结构应用于大型三辊 卷板机，为三峡工程开发出了国内首台 CDW11XNC -140×4000 大 型 水 平 下 调 式 三 辊 卷 板 机 （图 1）， 2002 年，该厂为南京化机厂生产了 CDW11XCNC160/250×4000 水平下调式三辊卷板机。
为适应特长薄板（板厚与板宽的比值很小）多曲 率筒形件的卷制，长锻研制出了上辊带支承辊和横 梁的新型对称或水平下调式三辊卷板机（图 3）。该 机三辊均为主驱动，有倾倒轴承体，可卷制封闭筒形 件，同时采用计算机控制，特别适合多曲率薄壁长筒 件的卷制。
上辊十字移动式（上辊万能式）三辊卷板机最早 在 20 世纪 80 年代初期由第一重型机器厂制造成 功。80 年代后期，由南通恒力重工等企业开始专业 化生产。该机只需调节上辊即可实现卷板和预弯，下 辊相对固定，方便对料和卷板，但对大机型结构不易 处理，更适宜于卷制厚 80mm～100mm 以下板材。