本发明涉及金属卷材成型技术领域，具体涉及一种金属卷材成型装置以及成型方法。
背景技术：
目前，金属卷材产品，尤其是卷筒式产品一般靠上下模具进行单件压制，生产效率低，无法实现连续自动化生产，而且对坯料有一定的伤害，质量没法保证。或者采用上下滚筒连续压制，但滚轴(滚筒)形式的不能解决卷制件的卷制两端直边问题。此外，不同尺寸的卷材产品需要不同的成型模具或滚筒来生产，工装成本极高。而且，目前现有的卷制件表面平整，但卷制端宽度精度较低，端面波动较大，齐平、开缝两端有一定直边，但只能制备大规格尺寸的卷制产品。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种金属卷材成型装置以及成型方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种金属卷材成型装置，包括：第一模块、与第一模块形状配合的第二模块以及与第一模块滑动连接的第三模块，第一模块设置在第二模块的上方，并且第一模块与第二模块之间形成成型通道；
成型通道包括第一弧形段和第二弧形段，第一弧形段与第二弧形段连通，第一弧形段和第二弧形段分别靠近成型通道的入料侧和出料侧，并且第一弧形段与第二弧形段分别向下和向上凹陷；
第二模块对应成型装置出料侧的侧面为向内凹陷的成型弧面；第三模块设置于第一模块靠近出料侧的外侧壁，第三模块与第一模块滑动连接。
本发明的成型通道为两段凹陷方向相反的第一弧形段和第二弧形段构成，坯料在进入成型通道后通过上下两次弯折将坯料反向加载软化处理，方便后续卷曲成型。坯料的塑性变形效果，也即是软化效果取决于第一弧形段和第二弧形段的曲率半径大小。对于材料质地较硬的坯料，对应的曲率半径较小；质地本身较软的坯料，对应的曲率半径较大。第一弧形段和第二弧形段的曲率半径大小取决于坯料的屈服强度及其料厚大小。曲率半径的弧面使坯料弯曲进入材料屈服和塑性阶段，并产生部分塑性变形。第二弧面的反向弯曲，因为材料软化，屈服强度降低，坯料的弯曲进入屈服和塑性变形的值减小。
此外，靠近切料机的第二弧形段为向上凹陷的弧形，在对应的第一模块和第二模块上各取一点，并通过调节第三模块的位置再在成型装置的出料侧定位一个点，根据三点确定一段圆弧的原理，由此可以确定对应卷材圆形半径大小，因此，当坯料从第二弧形段输出时，在第一模块、第二模块以及第三模块的作用下自动卷曲形成圆筒，并且第二模块上还设有辅助坯料弯曲成型的成型弧面，帮助卷材顺利成型为圆筒。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一模块与第三模块的滑动接触面为竖直平面；第三模块包括与第一模块滑动连接的水平部以及与水平部滑动连接的垂直部，并且水平部与滑动接触面垂直，垂直部与滑动接触面平行；第一模块沿竖直方向设有第一滑槽，水平部通过设置在其端部的第一滑块与第一滑槽滑动配合，水平部沿其长度方向设有第二滑槽，垂直部通过设置在其端部的第二滑块与第二滑槽滑动配合，并且垂直部远离水平部的下端面为弧形面。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一模块与第三模块的滑动接触面为斜面；第三模块包括与第一模块接触的滑行面以及与滑行面连接且位于第三模块下方的定位面，定位面为弧形面，滑行面上设有滑轨，第一模块上设有与滑轨配合的第三滑槽。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述成型通道还包括设置于第一弧形段和第二弧形段之间的平直段，平直段分别与第一弧形段和第二弧形段连通。
在第一弧形段和第二弧形段之间设置平直段的目的在于调节整个成型装置的成型范围大小。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述平直段的长度不超过100mm。优选地，平直段的长度不超过35mm。
利用上述的金属卷材成型装置成型卷材的方法，包括：将待成型坯料从成型装置的入料侧送入，进入至由第一模块和第二模块形成的成型通道中，并且通过第三模块与第一模块之间的相对滑动调节坯料端头从成型装置出料侧输出的高度位置；从成型通道输出后的坯料端头在第三模块的作用下弯曲，继续向前运动，经过第二模块的成型弧面后再次回到第三模块下方，形成卷材。
本发明具有以下有益效果：
本发明能够实现卷材产品的自动化、平稳、连续生产，产品质量可靠，成型产品有较高的尺寸精度，并且产品尺寸调节敏捷性和灵活性，能够适应不同尺寸大小的卷材成型。
附图说明
图1为本发明实施例1的金属卷材成型装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1的金属卷材成型装置的局部放大图；
图3为本发明实施例1的金属卷材成型装置成型卷材的示意图；
图4为本发明实施例2的金属卷材成型装置成型卷材的示意图。
图中：20-成型装置；201-第一模块；202-第二模块；203-第三模块；204-成型通道；205-成型弧面；211-第一弧形段；212-第二弧形段；213-平直段；214-垂直部；215-水平部；216-滑行面；217-定位面；218-滑轨；219-第三滑槽；50-卷材成品。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
请参照图1，成型装置20包括第一模块201、与第一模块201形状配合的第二模块202以及与第一模块201滑动连接的第三模块203。第一模块201设置在第二模块202的上方，并且第一模块201与第二模块202之间形成成型通道204。在图1所呈现的视角下，成型装置20的右侧为入料侧，左侧为出料侧，坯料从右侧进行成型通道204中。成型通道204包括第一弧形段211和第二弧形段212。第一弧形段211与第二弧形段212连通，第一弧形段和第二弧形段分别靠近成型通道的入料侧和出料侧，并且第一弧形段211与第二弧形段212分别向下和向上凹陷。图4中，为了便于理解，将成型通道204用短直线划分出第一弧形段211、平直段213和第二弧形段212，但在实际应用中并无此短直线。第二模块202对应成型装置20出料侧的侧面为向内凹陷的成型弧面205。
优选地，成型通道204还包括设置于第一弧形段211和第二弧形段212之间的平直段213，平直段213分别与第一弧形段211和第二弧形段212连通。平直段213的长度不超过100mm，例如80mm、35mm，优选地，平直段213的长度不超过35mm。例如10mm、15mm或20mm。
请参照图1，第三模块203设置于第一模块201靠近出料侧的外侧壁。第一模块201与第三模块203的滑动接触面为竖直平面。第三模块203包括与第一模块201滑动连接的水平部215以及与水平部215滑动连接的垂直部214，并且水平部215与滑动接触面垂直，垂直部214与滑动接触面平行。第三模块203的垂直部214沿第一模块201的外侧壁设置，垂直部214顶端与第三模块203的水平部215滑动连接，水平部215的一端与第一模块201滑动连接。垂直部214与水平部215之间的滑动连接以及水平部215与第一模块201之间的滑动连接均采用“滑块+滑槽”的配合连接方式。具体地，第一模块201沿竖直方向设有第一滑槽(图未示)，水平部215通过设置在其端部的第一滑块(图未示)与第一滑槽滑动配合。水平部215沿其长度方向设有第二滑槽(图未示)，垂直部214通过设置在其端部的第二滑块(图未示)与第二滑槽滑动配合。垂直部远离水平部的下端面为弧形面，利于坯料弯曲成型。通过调节水平部215与第一模块201的相对位置关系调节第三模块203在竖直方向上的高度位置，通过调节垂直部214与水平部215的相对位置关系调节第三模块203在水平方向上的位置，进而确定水平部215下方自由端的空间点位。水平部215下方的自由端部作为定位点，与第一模块201和第二模块202上的两点，实现三点定位，由此确定出控制卷材半径尺寸的圆弧段。
本发明实施例金属卷材成型装置成型卷材的方法，包括：将待成型的坯料从成型装置20的入料侧进入至由第一模块201和第二模块202形成的成型通道204中，并且通过第三模块203与第一模块201之间的相对滑动调节坯料端头从成型装置20出料侧输出的高度位置；从成型通道204输出后的坯料端头经过第二模块202的成型弧面205后又返回至成型装置20的出料侧，弯曲成型。然后，根据所需尺寸利用切料机将坯料切断，制得卷材。
下面对本发明实施例的金属卷材成型装置的工作原理进行说明。
请参照图1和图2，坯料从成型装置20的入料侧进入，依次经过第一弧形段211、第二弧形段212(有平直段213时，还需先经过平直段213)进行弯曲软化处理，然后从成型装置20的出料侧输出。从成型装置20出料侧输出的坯料端头在第二弧形段212的作用下朝下。根据卷材的半径尺寸大小，事先将第三模块203调节到相应的位置，在其垂直部214下方的自由端确定出点位。根据三点确定一段圆弧的原理，使坯料沿着确定出的圆弧段延伸并卷曲成型。如图2所示，第一模块201和第二模块202上的点位分别为a点和b点，其中，a点位于第一模块201出料侧的边缘，b点为第二模块202对应第二弧形段212上凸的凸点处，第三模块203上的c点位于其垂直部214的自由端，c点的具体位置通过水平部215和垂直部214进行调节。在具体实施时，若卷材的半径尺寸较大，则将c点调节至成型通道204出料侧的斜上方区域，若卷材的半径尺寸较小，则将c点调节至成型通道204出料侧的斜下方区域。图1中，c点刚好位于成型通道204出料侧。坯料在第三模块203下端的ac弧面段的作用下，向下延伸并逐渐弯曲，在延伸过程中坯料端头顺着成型弧面205继续运动，最终运动至c点，完成一个圆周的运行，成为卷筒制品，如图3所示。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例的第三模块203形状发生变化。请参照图4，第一模块201与第三模块203的滑动接触面为斜面。第三模块203沿着第一模块201的外侧壁斜向上或斜向下滑动，同时调节水平和垂直方向上的位置。第三模块203包括与第一模块201接触的滑行面216以及与滑行面216连接且位于第三模块203下方的定位面217。定位面217与成型通道204相对应。定位面217上取一点作为定位点，实现三点定位，其卷材成型原理与实施例1相同。滑行面216上设有滑轨218，第一模块201上设有与滑轨218配合的第三滑槽219。优选地，第三滑槽219为燕尾槽。
本实施例的工作原理与实施例1相同，区别在于第三模块203的c点位于第三模块203的定位面217上。在具体实施时，若卷材的半径尺寸较大，通过滑动第三模块203将c点调节至成型通道204出料侧的斜上方区域，若卷材的半径尺寸较小，则将c点调节至成型通道204出料侧的斜下方区域。本实施例在成型部分的局部放大图，可参照图2。坯料在第三模块203下端的ac弧面段的作用下，向下延伸并逐渐弯曲，在延伸过程中坯料端头顺着成型弧面205继续运动，最终运动至c点，完成一个圆周的运行，成为卷筒制品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。