波纹钢板的制作方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112045017 A(43)申请公布日 2020.12.08

(21)申请号 2020109024.7(22)申请日 2020.09.01

(71)申请人 冀中能源井陉矿业集团元氏矿业有

限公司

地址 051130 河北省石家庄市元氏县太平

庄(72)发明人 张涛　许罕策　张子轩　

(74)专利代理机构 北京壹川鸣知识产权代理事

务所(特殊普通合伙) 11765

代理人 贾彦虹(51)Int.Cl.

B21D 13/02(2006.01)B21D 28/14(2006.01)B21D 28/04(2006.01)B21D 28/02(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图7页

B21D 37/12(2006.01)B21D 43/00(2006.01)B21D 37/10(2006.01)B21D 19/08(2006.01)B21D 28/34(2006.01)B21D 28/26(2006.01)B21D 45/08(2006.01)B21D 35/00(2006.01)

CN 112045017 A(54)发明名称

波纹钢板的制作方法(57)摘要

包本发明公开了一种波纹钢板的制作方法，

括以下步骤：步骤A、切角：将钢板按照设计尺寸进行切割，然后对符合尺寸的钢板上的四个角进行切角作业；步骤B、冷压成型：将切角后的钢板放入成型模具中冷压成弧形的波纹钢板；步骤C、翻边：将波纹钢板放入翻边模具中对长边侧进行翻边；步骤D、冲孔：将翻边后的波纹钢板放入冲孔模具中进行冲孔，完成波纹钢板的制作；本发明采用四步法制作波纹钢板，波纹钢板上的孔不变形，制备的波纹钢板不开裂，波纹钢板的波谷两端为平面的结构，使得冲孔后，易于螺栓连接，产品的整体强度高，力学完整性较好，产品合格率高；整个制作过程易于操作，易于控制检修，流水性操作强。

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权　利　要　求　书

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1.一种波纹钢板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、切角：将钢板按照设计尺寸进行切割，然后对符合尺寸的钢板上的四个角进行切角作业；

步骤B、冷压成型：将切角后的钢板放入成型模具（B）中冷压成弧形的波纹钢板；步骤C、翻边：将波纹钢板放入翻边模具（C）中对长边侧进行翻边；步骤D、冲孔：将翻边后的波纹钢板放入冲孔模具（D）中进行冲孔，完成波纹钢板的制作。

2.根据权利要求1所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，步骤A中切角作业是通过设置在液压机中的切角模具（A1）完成，所述切角模具（A1）包括切角底座（A1）、切角顶板（A2）、分别设置在切角底座（A1）和切角顶板（A2）上的切角下模和切角上模以及设置在切角底座和切角顶板间的切角导向组件（A3）。

3.根据权利要求2所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，所述切角下模包括设置在所述切角底座（A1）上的用于支撑钢板底面和四个边角的切角下支撑块（A4）和用于定位钢板四个边的切角定位块（A5）；

所述切角上模包括用于支撑钢板顶面和四个边角的切角上支撑块（A6）和用于切角的切角冲压块（A7）；

在所述切角底座（A1）上设有与所述切角冲压块（A7）相配合的冲压孔（A1-1），在所述冲压孔（A1-1）的底部设有废料收集板（A8）。

4.根据权利要求1所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，步骤B中成型模具（B）设置在液压机中，所述成型模具（B）包括冷压成型底座（B1）、冷压成型顶板（B2）、分别设置在冷压成型底座（B1）和冷压成型顶板（B2）上的冷压成型下模（B4）和冷压成型上模（B5）以及设置在冷压成型底座（B1）和冷压成型顶板（B2）间的冷压成型导向组件（B3）。

5.根据权利要求4所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，所述冷压成型下模（B4）和所述冷压成型上模（B5）间形成的成型腔呈弧状波纹型；

在所述冷压成型底座（B1）上设有沿所述冷压成型下模（B4）周向设置的冷压成型定位块（A6），在所述冷压成型上模（B5）上设有与所述冷压成型定位块（A6）相配合的定位孔。

6.根据权利要求1所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，步骤C中翻边模具（C）设置在液压机中，所述翻边模具（C）包括翻边底座（C1）、翻边顶板（C2）、分别设置在翻边底座（C1）和翻边顶板（C2）上的翻边下模（C4）和翻边上模（C5）以及设置在翻边底座（C1）和翻边顶板（C2）间的翻边导向组件（C3）；

所述翻边下模（C4）和所述翻边上模（C5）形成的空腔的中部为用于定位的弧状波纹腔、两侧为向所述翻边下模（C4）延伸的翻边腔。

7.根据权利要求1所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，步骤D中冲孔模具（D）设置在液压机中，所述冲孔模具（D）包括冲孔底座（D1）、冲孔顶板（D2）、分别设置在冲孔底座（D1）和冲孔顶板（D2）上的冲孔下模（D4）和冲孔上模（D5）以及设置在冲孔底座和冲孔顶板间的冲孔导向组件（D3）；

所述冲孔下模（D4）和所述冲孔上模（D5）形成的空腔与翻边后的波纹钢板相适配；在所述冲孔上模（D5）上设有冲孔块（D6），在所述冲孔下模（D4）上设有与所述冲孔块（D6）相配合的孔。

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8.根据权利要求7所述的波纹钢板的制作方法，其特征在于，在所述冲孔下模（D4）的中部设有脱模块（D7），在所述脱模块（D7）和所述冲孔底座（D1）间设有氮气柱。

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说　明　书波纹钢板的制作方法

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技术领域

[0001]本发明涉及波纹钢板生产技术领域，特别涉及一种波纹钢板的制作方法。背景技术

[0002]波纹钢板是通过设备于钢板上轧制出波纹成型的一种结构，这种结构的钢板具有横向补偿位移的优良特性，可充分发挥钢材抗拉性能强、变形性能，且具有较大的抗变形和抗沉降能力，钢板上的这些波纹大大增加了钢板的力学性能，横向小波纹可提高钢板的局部稳定承载力，增强结构纵向抗弯刚度，突出结构壳体受力特性。波纹钢板制作后可通过拼装形成管道、拦挡坝、管廊等设施。在安装过程中，周向连接采用搭接，轴向连接通过波纹钢板翻边后的侧面之间的通孔进行拼装连接形成。由于波纹钢板具有强度高、受力大、使用寿命长、而且绿色环保、应用领域广的优点，其在工业中的应用越来越广泛。[0003]现有的波纹钢板制备工艺步骤多，操作繁琐，钢板在轧制的过程中易出现裂痕，次品率较高，加工难度大，这主要是因为在制备过程中轧制及冲孔过程会使得波纹钢板自身的力学性能及形状发生变化，具体的工艺及设备对最终的产品质量及合格率影响较大。目前，主流的波纹钢板的制备工艺主要有波纹板采用辊压成型，波纹板的弧度用型弯机辊压弯曲成弧，弧度大小很难控制精度，比模压的弧形精度低的多，造成安装时费工费力费时间，目前的加工工艺中没有缩口工序，这样在搭接时间隙较大。而模压有缩口工序，缩口后的好处是不仅减小了搭接板之间的间隙，而且使缩口部分前的面和下一张板的板处在同一水平面上，两端顶在一起提高了工件的承载能力。[0004]中国发明专利CN201410040827公开了“一种三维曲面波纹钢板的制造方法及设备”，其三位曲面波纹钢板制造方法包括冲孔、冷压成型、翻转和冲波，其设备包括依次连接的冲床、压力机、翻转机和波纹机，压力机中设有冷压成型用的模具，模具的模腔为曲面状，该发明采用压力机对钢板进行冷压成型，用一次成型代替了现有工艺中卷耳、卷弧和扎耳三道工序，虽然有效简化其加工工艺，减少设备投资，降低生产成本并提高生产效率；可适用于大型钢板的加工制作，适用的钢板厚度也可达到5.0mm 左右，模具中的冲压空间更大，钢板的冷压成型效果更好，成型后钢板的结构更稳定。然而，上述技术方案中的制备步骤是先冲孔，再冷压成型，最后压波。在该发明技术方案的整个生产工艺中，由于加工材料硬度的影响，先冲孔会导致最后成型后孔的位置有较大的误差，且省略了翻边步骤，增加了波纹钢板的安装的难度；另外整个工艺过于简化，操作不够灵活，例如当模具中的易损件损坏时，由于其简化步骤，内部结构会相对复杂，增加了更换易损件的难度，且极大地降低了精确度。

发明内容

[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种波纹钢板的制作方法，通过切角、冷压成型、翻边和冲孔四个步骤实现波纹钢板的制作，制作过程易于控制，周期短，制作出来的波纹钢板整体强度高，不开裂，力学完整性较好，合格品率高。

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为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种波纹钢板的制作方法，关键在于，包括以下步骤：步骤A、切角：根据工件需要和考虑在加工中钢板的变形情况，将钢板形状进行设计并按此进行切割，对钢板上的四个角进行切角作业；

步骤B、冷压成型：将切角后的钢板放入成型模具中冷压成弧形的波纹钢板；步骤C、翻边：将波纹钢板放入翻边模具中对长边侧进行翻边；步骤D、冲孔：将翻边后的波纹钢板放入冲孔模具中进行冲孔，完成波纹钢板的制作。[0007]进一步的，步骤A中切角作业是通过设置在液压机中的切角模具完成，所述切角模具包括切角底座、切角顶板、分别设置在切角底座和切角顶板上的切角下模和切角上模以及设置在切角底座和切角顶板间的切角导向组件。[0008]进一步的，所述切角下模包括设置在所述切角底座上的用于支撑钢板底面和四个边角的切角下支撑块和用于定位钢板四个边的切角定位块；所述切角上模包括用于支撑钢板顶面和四个边角的切角上支撑块和用于切角的切角冲压块；在所述切角底座上设有与所述切角冲压块相配合的冲压孔，在所述冲压孔的底部设有废料收集板。[0009]进一步的，步骤B中成型模具设置在液压机中，所述成型模具包括冷压成型底座、冷压成型顶板、分别设置在冷压成型底座和冷压成型顶板上的冷压成型下模和冷压成型上模以及设置在冷压成型底座和冷压成型顶板间的冷压成型导向组件。[0010]进一步的，所述冷压成型下模和所述冷压成型上模间形成的成型腔呈弧状波纹型；在所述冷压成型底座上设有沿所述冷压成型下模周向设置有冷压成型定位块，在所述冷压成型上模上设有与所述冷压成型定位块相配合的定位孔。[0011]进一步的，步骤C中翻边模具设置在液压机中，所述翻边模具包括翻边底座、翻边顶板、分别设置在翻边底座和翻边顶板上的翻边下模和翻边上模以及设置在翻边底座和翻边顶板间的翻边导向组件；所述翻边下模和所述翻边上模形成的空腔的中部为用于定位的弧状波纹腔、两侧为向所述翻边下模延伸的翻边腔。[0012]进一步的，步骤D中冲孔模具设置在液压机中，所述冲孔模具包括冲孔底座、冲孔顶板、分别设置在冲孔底座和冲孔顶板上的冲孔下模和冲孔上模以及设置在冲孔底座和冲孔顶板间的冲孔导向组件；所述冲孔下模和所述冲孔上模形成的空腔与翻边后的波纹钢板相适配；在所述冲孔上模上设有冲孔块，在所述冲孔下模上设有与所述冲孔块相配合的孔。[0013]进一步的，在所述冲孔下模的中部设有脱模块，在所述脱模块和所述冲孔底座间设有氮气柱。

[0014]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：

（1）本发明的波纹钢板采用四步法进行制作，步骤简单，过程易于控制，制作周期短，整个过程易于操作，易于检修，流水性操作强；

（2）本发明的波纹钢板最后进行波纹钢板翻边冲孔使得波纹钢板上的孔不变形，制备的波纹钢板不开裂，波纹钢板的质量好，合格率高；

（3）本发明的波纹钢板的波谷两端为平面结构，使得波纹钢板冲孔后，易于螺栓连接，整体强度高，力学完整性较好。

[0015]本发明适用于制备内翻边波纹钢板。[0016]下面结合附图对本发明进行详细说明。

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附图说明

[0017]图1是切角模具的结构示意图；

图2是图1中切角底座的结构示意图；图3是图1中切角顶板的结构示意图；图4是成型模具的结构示意图；

图5是图4中成型底座的结构示意图；图6是图4中成型顶板的结构示意图；图7是翻边模具的结构示意图；

图8是图7中翻边底座的结构示意图；图9是图7中翻边顶板的结构示意图；图10是冲孔模具的结构示意图；

图11是图10中冲孔底座的结构示意图；图12是图10中冲孔顶板的结构示意图；图13是板片搭接示意图；图中：

A是切角模具，A1是切角底座，A1-1是切角冲压孔，A2是切角顶板，A3是切角导向组件，A4是切角下支撑块，A5是切角定位块，A6是切角上支撑块，A7是切角冲压块，A8是废料收集板；

B是成型模具，B1是冷压成型底座，B2是冷压成型顶板，B3是冷压成型导向组件，B4是冷压成型下模，B5是冷压成型上模，B6是冷压成型定位块；

C是翻边模具，C1是翻边底座， C2是翻边顶板，C3是翻边导向组件，C4是翻边下模，C5是翻边上模，C6是翻边定位块；

D是冲孔模具，D1是冲孔底座， D2是冲孔顶板，D3是冲孔导向组件，D4是冲孔下模，D5是冲孔上模，D6是冲孔块，D7是脱模块。具体实施方式

[0018]下述实施例中所用的设备如无特殊说明均使用现有的设备，下述实施例中所述的连接关系如无特殊说明均为现有的连接关系。[0019]实施例 一种波纹钢板的制作方法及设备

本实施例为一种波纹钢板的制作方法及其设备，在下述制作方法中用到了波纹钢板的制作设备。

[0020]参见附图1-12，本实施例为一种波纹钢板的制作设备，其包括切角模具A、成型模具B、翻边模具C和冲孔模具D。[0021]（一）切角模具A

参见附图1-3，上述的切角模具A固定在液压机上，在液压机的驱动下对钢板进行切角作业。切角模具A1包括固定在液压机的安装底座上的切角底座A1、固定在液压机的驱动端的切角顶板A2、分别设置在切角底座A1和切角顶板A2上的切角下模和切角上模以及设置在切角底座和切角顶板间的切角导向组件A3。[0022]切角下模包括设置在切角底座A1上的用于支撑钢板底面和四个边角的切角下支

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撑块A4和用于定位钢板四个边的切角定位块A5。切角上模包括用于支撑钢板顶面和四个边角的切角上支撑块A6和用于切角的切角冲压块A7。在切角底座A1上设有与切角冲压块A7相配合的冲压孔A1-1，在冲压孔A1-1的底部设有废料收集板A8。[0023]工作过程如下：切角作业时，首先将符合尺寸的钢板通过机械抓手放入切角底座A1上，使得钢板底部被切角下支撑块A4支撑、切角定位块A5定位，然后液压机的驱动端驱动切角顶板A2向下移动，合模后，切角上支撑块A6与钢板的顶面相接触并与切角下支撑块A4相配合压紧钢板，同时切角冲压块A7与冲压孔A1-1相配合对钢板的四个角进行冲压，完成对矩形钢板边角的切除。[0024]（二）成型模具B

参见附图4-6，上述的成型模具B固定在液压机上，在液压机的驱动下对切角后钢板进行冷压成型作业，使钢板成型为弧状的波纹形钢板。成型模具B包括与液压机的底座相连的冷压成型底座B1、与液压机的驱动端相连的冷压成型顶板B2、分别设置在冷压成型底座B1和冷压成型顶板B2上的冷压成型下模B4和冷压成型上模B5以及设置在冷压成型底座B1和冷压成型顶板B2间的冷压成型导向组件B3。

[0025]冷压成型下模B4和冷压成型上模B5间形成的成型腔呈弧状波纹型。在冷压成型底座B1上设有沿冷压成型下模A5周向设置有的冷压成型定位块A6，在冷压成型上模B5上设有与冷压成型定位块A6相配合的定位孔。上下模的两端各设置两组上下导柱，保证上下运动中互相定位以免错位。在下模中设置有氮气弹簧，将帮助成型后的工件脱离模具。[0026]工作过程如下：冷压成型作业时，将首先将切角后的钢板通过机械抓手放入冷压成型下模B4上，与此同时钢板的四周被冷压成型定位块A6进行定位，防止在冷压成型合模过程中切角后的钢板发生位移而导致成型位置偏差。然后液压机的驱动端驱动冷压成型上模B5向下移动，合模后，切角后的钢板在冷压成型下模B4和冷压成型上模B5间形成的成型腔内发生变形，最终形成弧形的带有波纹型的波纹钢板。在上述过程中模压的压力及时间根据钢板的厚度进行设定。[0027]（三）翻边模具C

参见附图7-9，上述的翻边模具C固定在液压机上，在液压机的驱动下对冷压成型后钢板进行翻边作业，使波纹形钢板的两个长边侧进行内翻边。翻边模具C包括翻边底座C1、翻边顶板C2、分别设置在翻边底座C1和翻边顶板C2上的翻边下模C4和翻边上模C5以及设置在翻边底座C1和翻边顶板C2间的翻边导向组件C3；翻边下模C4和翻边上模C5形成的空腔的中部为用于定位的弧状波纹腔、两侧为向翻边下模C4延伸的翻边腔。上下模的两端各设置两组上下导柱，保证上下运动中互相定位以免错位。在下模中设置有氮气弹簧，将帮助成型后的工件脱离模具。

[0028]工作过程如下：翻边作业时，首先通过机械抓手将波纹钢板放入翻边下模C4的凹槽中，并同时被底座上的定位块进行限位，防止在合模过程中发生位移。然后启动液压机，液压机的驱动端驱动翻边上模C5向下移动，合模后，使钢板在翻边下模C4和翻边上模C5间形成的翻边腔内发生变形，最终形成翻边结构。[0029]（四）冲孔模具D

参见附图10-12，上述的冲孔模具D固定在液压机上，在液压机的驱动下对翻边成型后钢板进行冲孔作业（对两端冲孔和两翻边侧进行侧冲孔），以便于多个波纹钢板成型后通过

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该孔连接成具体使用的设施，如管道。冲孔模具D包括冲孔底座D1、冲孔顶板D2、分别设置在冲孔底座D1和冲孔顶板D2上的冲孔下模D4和冲孔上模D5以及设置在冲孔底座和冲孔顶板间的冲孔导向组件D3。冲孔下模D4和冲孔上模D5形成的空腔与翻边后的波纹钢板相适配；在冲孔上模D5上设有冲孔块D6，在冲孔下模D4上设有与冲孔块D6相配合的孔。为便于脱模，在冲孔下模D4的中部设有脱模块D7，在脱模块D7和冲孔底座D1间设有氮气柱，氮气柱的具体结构及连接方式均为现有的技术，在此不一一说明。[0030]工作过程如下：冲孔作业时，首先通过机械抓手将翻边成型后的波纹钢板对准相应位置放入冲孔下模D4中，与此同时被底座上的定位块进行限位。启动液压机，然后液压机的驱动端驱动冲孔上模D5向下移动，合模后，由翻边处设的折弯冲头（为现有技术，上模为固定的45°角的光滑模块，下模为由弹簧控制的可横向移动的45°角的光滑模块，在上模向下模施加压力时，下模的光滑模块就会横向向原材料压，从而实现压力方向由垂直到水平的转换）实现水平方向上的冲孔，冲孔后的钢片遗留在模具的下模的废料斗里，完成对钢板翻边的长边两端面上进行冲孔过程。[0031]基于上述的设备，本发明还提供了一种波纹钢板的制作方法，包括以下步骤：

步骤A、切角：将钢板按照设计尺寸进行切割，然后对1360mm×583mm(或者1200mm×583mm）、厚度为4.75mm的钢板上的四个角进行切角作业，切角的尺寸分别为两个直角边分别为30mm、55mm的三角形和两个直角边分别为100mm、15mm的三角形。[0032]步骤B、冷压成型：将切角后的钢板放入成型模具B中，于1250t压力下冷压成弧形的波纹钢板。[0033]步骤C、翻边：将波纹钢板放入翻边模具C中对长边侧进行翻边，翻边的内边侧宽度为45mm，翻边后工件的宽度460mm。[0034]步骤D、冲孔：将翻边后的波纹钢板放入冲孔模具D中进行冲孔，冲孔后孔间距为159.5mm，完成波纹钢板的制作。[0035]如图13所示，该图为两块波纹钢板产品的搭接图。若使搭接时严丝合缝，且为连续的弧形，板A需搭接在板B上，这时需在板B的搭接端向里缩口，为板A搭接时提供位置，板A的搭接端侧面需切一小角，使搭接处严丝合缝，搭接好后再由M16螺栓进行连接。而原材料钢板均为矩形，若使产品缩口，则需在步骤一中钢板上的四个角进行切角作业，切角的尺寸分别为两个直角边分别为30mm、55mm的三角形和两个直角边分别为100mm、15mm的三角形。[0036]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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