一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型方法及装备

1.本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型方法及装备。


背景技术：

2.理条为条形茶做形工序，目的是塑形、失水、显毫和提香。在茶叶振动理条机发明之前，茶叶理条只能依靠人手操作，不但需人工多，而且带来人手频繁接触易使茶叶被细菌等污染物所污染。茶叶理条机的发明为名优茶实现机械化生产提供了有力的技术支撑。理条机是制作茶叶的专用工具，理条机顾名思义，功能就是理条，即把新鲜的茶叶叶片通过一系列自动化工序将茶叶制成非常漂亮的条状。其中理条锅槽为理条机的重要组成部分，现有的理条锅槽成型方法采用的是多条小型理条锅槽组装完成，其中小型的理条锅槽由一个角度较大宽度较小的凹槽与一段圆弧构成。
3.现有技术对理条锅槽进行成型还存在这一些问题：1、现有的理条锅槽成型方法是通过多条小型理条锅槽组装焊接完成，在安装时需要大量的时间，效率较低。2、现有的理条锅槽成型方法，由于存在角度较大的小凹槽，需要对材料进行弯折，难以实现大批量的生产，降低了理条锅槽的成型速率。
4.因此设计一种能实现成批加工且一次成型的理条锅槽加工方式已成为我国茶叶领域发展的迫切需求了。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型方法及装备，有效提高理条锅槽的成型效率。
6.本发明一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型方法，依次包括如下步骤：上料、平整、冷轧成型和切断。
7.上料的具体过程为：将带钢卷材置于卷料上料机中，通过卷料上料机将带钢卷材展开，方便后续的成型。
8.平整的具体过程为：使展开的带钢进入平整辊子，对带钢进行平整，消除带钢的变形。其中，四个平整辊子均分为间距设置的两组，每组由上下对齐的两个平整辊子组成；每组的两个平整辊子之间的间隙两端均设有限位装置，防止带钢出现跑偏。
9.冷轧成型的具体过程为：使平整后的带钢进入成型机实现连续成型；成型机的道次数为n，即成型机由并排布置的n个成型辊子组组成；
10.道次数n计算如下：
[0011][0012]
[0013]
其中，c为成型机长度，即相距最远的两个成型辊子组之间的间距；hd为相邻成型辊子组之间的间距；p为成型后理条锅槽的挤压道横截面底部弧长与成型后理条锅槽的挤压道顶部宽度的差值，设a为成型后理条锅槽的挤压道深度；α为成型后理条锅槽的侧边相对平整后成型前的带钢长度边的纵向变形角，在1
°
～1.5
°
之间取值。
[0014]
为了确保在成型过程中不发生拉伸变形，保证材料处于弯曲变形之中，需合理设置其道次数，否则会造成带钢的扭曲变形、局部褶皱、带钢表面划伤以及带钢断裂，上述冷轧成型的变形量应进行合理分配。
[0015]
进一步地，本发明采用全波同时成型方法，对平整后的带钢进行等分，等分的值为挤压道的数目；设平整后的带钢宽度为l，冷轧成型整个工序完成后理条锅槽设有m个挤压道，m≥1，挤压道呈半圆形，第i道次成型辊子组挤压形成的弯曲角度则第i道次成型辊子组挤压形成的弯曲角度θ
i
与弯曲半径ρ
i
的关系式如下：
[0016][0017]
进一步地，切断的具体过程为：通过切断机切成所需的长度，即得理条锅槽成品。
[0018]
本发明一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型装备，包括上料机、平整辊子、成型机和切断机；四个平整辊子均分为间距设置的两组，每组由上下对齐的两个平整辊子组成；每组的其中一个平整辊子均由电机经锥齿轮副传入动力；成型机由并排布置的n个成型辊子组组成；其中，成型辊子组由上下对齐的成型辊子一和成型辊子二组成；成型辊子一开设有m个挤压槽，形成m+1个挤压辊段，m＞1时，各挤压辊段沿轴向等距排布；挤压辊段表面为外凸圆弧面，同一根成型辊子一上的各挤压辊段表面外凸圆弧面半径相等，且沿成型机的输入至输出方向，各成型辊子一上的挤压辊段表面外凸圆弧面半径逐渐减小；每根成型辊子二上与正上方成型辊子一的每个挤压辊段对应位置处均设有内凹圆弧面，各内凹圆弧面与对应位置的外凸圆弧面匹配；每个成型辊子组的成型辊子二均由电机经锥齿轮副传入动力。
[0019]
进一步地，每组的两个平整辊子之间的间隙两端均设有限位装置。
[0020]
进一步地，各锥齿轮副的传动比均为1，使每组的两个平整辊子转速相等，每个成型辊子组的成型辊子一和成型辊子二转速也相等。
[0021]
本发明具有的有益效果如下：
[0022]
1.本发明采用多级渐变挤压成型的工艺方法，实现了理条机理条锅槽一次连续化成型，避免了现有理条锅槽成型时存在的弯曲、组装以及焊接的过程，降低了人工成本，提高了理条锅槽的成型速度及效率。
[0023]
2.本发明对每一次成型的变形量进行合理分配，合理控制变形率，保证带钢处于弯曲变形之中，不发生拉伸变形，避免了带钢在成型过程中的扭曲变形、局部褶皱、表面划伤以及断裂。
[0024]
3.本发明所设计的连续成型方法，能进行任意宽度带钢卷材的加工成型，能根据
产品的需要进行不同挤压道数量的成型，实现了理条锅槽快速、高效的成型。在最后一级成型辊子后的切断机能实现任意长度带钢卷料的成型。
[0025]
4.本发明通过精确计算，求得了理条锅槽成型时辊子的道次数以及每次成型时挤压的角度与半径，在理论的基础上保证了挤压成型的可行性，使理条锅槽成型个性化。
附图说明
[0026]
图1是本发明装备的整体结构立体图；
[0027]
图2是本发明中一组平整辊子的结构示意图；
[0028]
图3是本发明中第一级成型辊子组的结构示意图；
[0029]
图4是本发明中第二级成型辊子组的结构示意图；
[0030]
图5是本发明中第三级成型辊子组的结构示意图；
[0031]
图6是本发明中第四级成型辊子组的结构示意图；
[0032]
图7是本发明中第五级成型辊子组的结构示意图；
[0033]
图8是本发明中第六级成型辊子组的结构示意图；
[0034]
图9是本发明各成型辊子组中成型辊子一的结构示意图；
[0035]
图10是本发明加工得到的茶叶理条机理条锅槽结构立体图。
具体实施方式
[0036]
以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0037]
如图1所示，一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型方法，依次包括如下步骤：上料、平整、冷轧成型和切断。
[0038]
上料的具体过程为：将带钢卷材置于卷料上料机中，通过卷料上料机将带钢卷材展开，方便后续的成型。
[0039]
平整的具体过程为：使展开的带钢进入平整辊子，对带钢进行平整，消除带钢的变形。其中，四个平整辊子均分为间距设置的两组，每组由上下对齐的两个平整辊子组成；每组的两个平整辊子之间的间隙两端均设有限位装置，防止带钢出现跑偏。
[0040]
冷轧成型的具体过程为：使平整后的带钢进入成型机实现连续成型；成型机的道次数为n，即成型机由并排布置的n个成型辊子组组成；
[0041]
道次数n计算如下：
[0042][0043][0044]
其中，c为成型机长度，即相距最远的两个成型辊子组之间的间距；hd为相邻成型辊子组之间的间距；p为成型后理条锅槽的挤压道横截面底部弧长与成型后理条锅槽的挤压道顶部宽度的差值，设a为成型后理条锅槽的挤压道深度；α为成型后理条锅槽的侧边相对平整后成型前的带钢长度边的纵向变形角，在1
°
～1.5
°
之间取值。
[0045]
为了确保在成型过程中不发生拉伸变形，保证材料处于弯曲变形之中，需合理设
置其道次数，否则会造成带钢的扭曲变形、局部褶皱、带钢表面划伤以及带钢断裂，上述冷轧成型的变形量应进行合理分配。
[0046]
作为一个优选实施例，本发明采用全波同时成型方法，对平整后的带钢进行等分，等分的值为挤压道的数目；设平整后的带钢宽度为l，冷轧成型整个工序完成后理条锅槽设有m个挤压道，m≥1，挤压道呈半圆形，第i道次成型辊子组挤压形成的弯曲角度则第i道次成型辊子组挤压形成的弯曲角度θ
i
与弯曲半径ρ
i
的关系式如下：
[0047][0048]
作为一个优选实施例，切断的具体过程为：通过切断机切成所需的长度，即得理条锅槽成品，如图9所示。
[0049]
如图1、2、3、4、5、6、7、8和9所示，一种茶叶理条锅槽的多级渐变连续挤压成型装备，包括上料机、平整辊子、成型机和切断机；四个平整辊子均分为间距设置的两组(如图1所示的一级平整辊子组1和二级平整辊子组2)，每组由上下对齐的两个平整辊子11组成；每组的其中一个平整辊子均由电机经锥齿轮副传入动力；成型机由并排布置的n个成型辊子组组成(本实施例中，n＝6，具体为如图1所示的一级成型辊子组3、二级成型辊子组4、三级成型辊子组5、四级成型辊子组6、五级成型辊子组7和六级成型辊子组8)；其中，成型辊子组由上下对齐的成型辊子一31和成型辊子二32组成；成型辊子一开设有m个挤压槽，形成m+1个挤压辊段，m＞1时，各挤压辊段沿轴向等距排布；挤压辊段表面为外凸圆弧面，同一根成型辊子一上的各挤压辊段表面外凸圆弧面半径相等，且沿成型机的输入至输出方向，各成型辊子一上的挤压辊段表面外凸圆弧面半径逐渐减小；每根成型辊子二上与正上方成型辊子一的每个挤压辊段对应位置处均设有内凹圆弧面，各内凹圆弧面与对应位置的外凸圆弧面匹配；每个成型辊子组的成型辊子二均由电机经锥齿轮副传入动力。
[0050]
根据弯曲工艺要求的不同，可根据变形率的要求采用多级连续变形，并不限于六级冷轧成型。
[0051]
作为一个优选实施例，每组的两个平整辊子之间的间隙两端均设有限位装置。
[0052]
作为一个优选实施例，各锥齿轮副的传动比均为1，使每组的两个平整辊子转速相等，每个成型辊子组的成型辊子一和成型辊子二转速也相等。
[0053]
下面结合具体参数值，展示一个理条机理条锅槽的冷轧成型过程。
[0054]
设定成型后理条锅槽的挤压道深度a＝4cm，成型后理条锅槽的侧边相对平整后成型前的带钢长度边的纵向变形角α＝1.5
°
，相邻成型辊子组之间的间距hd＝400mm，根据公式计算得
[0055][0056]
[0057][0058]
对计算得的道次数进行取整得n＝6。
[0059]
取平整后的带钢宽度l＝320π，冷轧成型整个工序完成后理条锅槽设有m＝4个挤压道，则根据公式和计算得到：
[0060]
平整后的带钢经一级成型辊子组3挤压成型后形成的弯曲角度为0.2046π，弯曲半径为387.64mm。
[0061]
平整后的带钢经二级成型辊子组4挤压成型后形成的弯曲角度为0.4179π，弯曲半径为191.43mm。
[0062]
平整后的带钢经三级成型辊子组5挤压成型后形成的弯曲角度为0.6137π，弯曲半径为130.35mm。
[0063]
平整后的带钢经四级成型辊子组6挤压成型后形成的弯曲角度为0.7855π，弯曲半径为101.85mm。
[0064]
平整后的带钢经五级成型辊子组7挤压成型后形成的弯曲角度为0.9230π，弯曲半径为86.68mm。
[0065]
平整后的带钢经六级成型辊子组8挤压成型后形成的弯曲角度为π，弯曲半径为80mm。
[0066]
综上设计得到的各成型辊子组中成型辊子一的挤压辊段弧度与半径如图9所示，加工出的理条锅槽如图10所示。