Обзор Двухступенчатые роликовые формовочные машины
Двухступенчатые вальцовочные станки - это промышленное оборудование, используемое для гибки и формирования металлических листов в индивидуальные профили и формы. В них используются два комплекта валков, расположенных в шахматном порядке для постепенного изгиба листа в два этапа, что позволяет создавать более сложные и точные формы.
Ключевые особенности двухступенчатых валковых формовочных машин:
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Два этапа формирования валков | Содержит два комплекта роликовых штампов, расположенных последовательно для двухступенчатого сгибания листа |
| Расширенное профилирование | Благодаря двухступенчатой постепенной гибке можно формировать сложные формы и профили |
| Точность | Точная калибровка между верхним и нижним роликами обеспечивает высокую точность формования |
| Гибкость | Системы быстрой смены валов обеспечивают быструю смену профилей |
| Эффективность | Автоматизированный поточный процесс повышает производительность и снижает трудозатраты |
| Экономически эффективный | Более низкие затраты на оснастку по сравнению с другими методами гибки |
Типы двухступенчатых машин для формовки рулонов
Существует два основных типа двухступенчатых валковых формовочных машин:
Горизонтальные двухступенчатые валковые формовщики
- Лист подается горизонтально через две линейные роликовые станции
- Компактная площадь, гибкая компоновка
- Низкие требования к мощности формирования
- Подходит для профилей короткой и средней длины
Вертикальные двухступенчатые валковые формовщики
- Лист подается вертикально через верхний и нижний валики
- Большая площадь, более высокие усилия формования
- Работа с длинными профилями и листами
- Повышенная точность формовки сложных форм
Основные компоненты
Двухступенчатые вальцовочные станки состоят из:
- Разматыватель: Подача рулонного металла на линию прокатки
- Выпрямитель: Устраняет кривизну рулона и выравнивает лист
- Ролик первой ступени умирает: Первоначальный постепенный изгиб листа
- Роликовые матрицы второй ступени: Окончательная гибка листа до окончательного профиля
- Приводы серводвигателей: Обеспечивают синхронное управление движением
- Перфораторы: Дополнительные функции перфорации, резки, перфорирования
- Столы для выхода: Поддерживает сформированный профиль и выпрямляет
- Контроллер: Управляет последовательным движением и срабатыванием штампа
Стандарты дизайна и функциональности
Двухступенчатые валковые формовочные машины разработаны в соответствии со стандартами, включая:
- ISO 9001 - управление качеством
- Сертификация безопасности CE
- ISO 12100 - Безопасность машин
- Стандарты электромагнитной совместимости
Машины созданы для работы в тяжелых промышленных условиях и имеют такие характеристики, как:
- Стальная сварная конструкция каркаса
- Закаленные ролики и матрицы
- Подшипники с герметичной смазкой
- Датчики защиты от перегрузки
- Охранники, соответствующие нормам безопасности
Прецизионные компоненты обеспечивают точность формовки:
- Параллельность роликов ±0,02 мм
- Шероховатость поверхности валика 1,6 мкм
- Высокая стабильность коробки передач <2 аркмин
Области применения двухступенчатой роликовой формовки
Двухступенчатые вальцовые станки идеально подходят для производства:
| Профильные приложения | Использование в промышленности |
|---|---|
| Металлические кровельные панели | Строительство, инфраструктура |
| Облицовка стен | Строительство, архитектура |
| Конструктивные рамы | Строительство, автомобилестроение |
| Стеллаж и полка | Складское хозяйство, розничная торговля |
| Дорожные ограждения | Транспортная инфраструктура |
| Дверные коробки | Строительство, инфраструктура |
| Рамы для солнечных батарей | Возобновляемые источники энергии |
Преимущества использования двухступенчатой роликовой формовки:
- Сложные геометрии каналов, коробов и рам
- Повышенная точность размеров
- Более высокая скорость производства
- Сокращение расходов на оснастку
- Производство точно в срок
Технические характеристики оборудования
Двухступенчатые валковые формовочные машины доступны в стандартных и нестандартных конфигурациях:
| Спецификация | Подробности |
|---|---|
| Длина формовки | 1м - 10м стандарт (по запросу) |
| Пропускная способность по ширине | До 1650 мм (65″) |
| Толщина материала | 0,3 мм - 3 мм сталь и алюминий |
| Диаметр ролика | ≥150 мм закаленная сталь |
| Регулировка роликов | Точность ±0,02 мм |
| Скорость формования | Стандартные 10 - 25 м/мин (настраиваемые) |
| Приводные двигатели | сервопривод, векторный редуктор переменного тока или переменная частота |
| Управление машиной | Сенсорный экран ПЛК и ЧМИ |
| Уровень шума | <80 дБ с звукоизолирующим кожухом |
Стили компоновки машины
- Компактная компоновка - Небольшая площадь, позволяющая экономить место
- Доступная планировка - Открытый доступ для удобства обслуживания
- Гибкая планировка - Модульные секции для дополнительных аксессуаров
- Пользовательский макет - С учетом требований к продукции
Погрузочно-разгрузочное оборудование
- Системы загрузки рулонов - Электрическая или ручная загрузка катушек
- Катушка автомобильная - Многотонные стеллажи для рулонов для быстрой загрузки
- Разматыватель - Предварительное выпрямление и размотка металлических рулонов
- Петляющая яма - Допускает разницу в скорости между этапами
- Столы для выхода - Поддерживает и выпрямляет готовые профили
- Конвейерная система - Переносит выход на следующую операцию
Дополнительные опции
- Перфорация - Вырезы, жалюзи, отверстия, щели
- Тиснение - Узорчатые оттиски на поверхности
- Проверка качества - Измерительные приборы для проверки толщины, развала
- Укладка - Автоматическая укладка и подсчет
- Изгиб - Постформовочные изгибы и формы
- Материалы - Специальные металлы, такие как латунь, медь
Требования к установке
- Жесткий ровный пол, способный выдержать механические нагрузки
- Минимальное пространство 4 м x 2 м для небольших устройств
- Трехфазный источник питания мощностью 30-50 кВА
- Линия сжатого воздуха (5-7 бар)
- Вытяжные системы для дыма
Подготовка площадки
- Бетонный фундамент с анкерами для крепления машины
- Прокладка коммуникаций - траншеи и кабелепроводы
- Подъемные механизмы - краны, домкраты для позиционирования машины
- Освещение, платформы и перила по мере необходимости
Операции и контроль
Типичная последовательность производства
- Загрузка рулона металла на разматыватель
- Подача листов на выравниватель и вальцы первой ступени
- Формовка на первом этапе сгибает лист по нарастающей
- Передача листов на второй этап с петлеобразованием
- На втором этапе завершается гибка до окончательного профиля
- Сформированные изделия выходят на стол или конвейер
- Оператор укладывает готовые изделия
Режимы управления
- Руководство - Индивидуальные функции JOG двигателя
- Полуавтоматический - Автоматический запуск с ручными подсказками
- Полностью автоматический - Выполняет всю последовательность по программе
- Память рецептов - Сохранение программ для каждого профиля
Интерфейс оператора
- Цветной сенсорный экран HMI
- Графический дисплей с анимацией машины
- Функциональные кнопки для ручного управления
- Отображение состояния машины, датчиков, неисправностей
- Интерфейс программирования
Интерфейс связи
- Промышленный Ethernet или полевая шина
- Обмен данными с OPC-сервером
- Удаленная диагностика, мониторинг и управление
- Регистрация данных о производстве
- Подключение к системам управления
Процедуры технического обслуживания
Регулярные работы по техническому обслуживанию:
| Задача | Расписание |
|---|---|
| Осмотрите оснастку для валков | Ежедневно |
| Контроль уровня смазки | Ежедневно |
| Очистите машину от мусора | Ежедневно |
| Функциональное тестирование | Еженедельник |
| Проверьте натяжение ремня/цепи | Еженедельник |
| Проверьте гидравлическое давление | Еженедельник |
| Осмотрите электропроводку | Ежемесячно |
| Программы управления резервным копированием | Ежемесячно |
| Проверьте параллельность валков | 6 месяцев |
| Смазка подшипников | 6 месяцев |
| Замена гидравлической жидкости | Ежегодно |
| Калибровка датчиков | Ежегодно |
Безопасность обслуживания
- Выполняйте процедуры блокировки производителя перед обслуживанием
- Перед обслуживанием дайте компонентам остыть
- Используйте соответствующие подъемники для тяжелых деталей
- Убедитесь, что давление в пневматической системе сброшено
- Используйте надлежащие инструменты, чтобы избежать повреждений
Проектирование и управление валковой оснасткой
- Валковая оснастка состоит из верхнего и нижнего контурных штампов
- Твердосплавные вставки обеспечивают долгий срок службы
- Прогрессивные штампы гнут профиль поэтапно
- Быстросменные системы для быстрой смены штампов
- Инвентарь для инструментов хранится на стеллажах
- RFID-метки для идентификации инструментов
- Специализированные инструменты для сложных сплавов
Дизайн рулона
- 3D-моделирование и моделирование в САПР
- Итеративный подход к проектированию
- FEA-анализ для определения уровня напряжения
- Валидация через производство образцов
Система управления инструментами
- Организованное хранение с идентификацией
- Компьютеризированный учет инструментов
- Извлечение для производства
- Повторная заточка и реконструкция
- Контроль жизненного цикла инструмента
Соображения по поводу покупки двухступенчатых машин для формовки рулонов
Приобретение двухступенчатых валковых машин требует учета следующих факторов:
| Факторы покупки | Подробности |
|---|---|
| Производственные нужды | Типы профилей, объемы, размеры листов |
| Точность и скорость производства | Допуски, качество обработки поверхности, производительность |
| Эксплуатационные расходы | Факторы труда, технического обслуживания, оснастки |
| Гибкость производства | Быстрая переналадка, потенциал роста |
| Свободные площади | Ограничения по занимаемой площади |
| Требования к контролю | Уровень автоматизации, интерфейс данных |
| Стандарты безопасности | Охрана, электромагнитная совместимость |
| Репутация поставщика | Опыт, установки, обслуживание |
| Ценообразование | Закупка, доставка, импортные пошлины |
| Гарантии | Периоды покрытия, ограничения |
Запрос котировок
- Подготовка RFQ с необходимыми спецификациями продукции
- Сравнение конфигураций и вариантов размещения оборудования
- Обзор вариантов обработки материалов и автоматизации
- Рассмотрим услуги - обучение, установка, запасные части
- Оцените поставщиков с точки зрения опыта, качества, возможностей поддержки
Ключевые поставщики
Среди ведущих производителей двухступенчатых валковых формовочных машин можно назвать следующие:
- Компании Маззелла
- Формтек
- Самко Машинери
- Группа компаний "Брэдбери
- Dimeco
- Metform International
- Проектирование технологических процессов
- Jouanel Industrie
Цены варьируются в зависимости от конфигурации, но типичный диапазон составляет от $100 000 до $500 000.
Сравнение одноступенчатых и двухступенчатых валковых формовочных машин
| Машина | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|
| Одноступенчатый | Более дешевое оборудование Более простая компоновка Короткие и средние профили | Ограниченные возможности профилирования Более низкая точность |
| Двойная сцена | бывшие формы Высокая точность Большая длина деталей | Замедленная скорость производства Более высокая стоимость оборудования Большая площадь |
Двухступенчатые вальцы обладают расширенными возможностями для сложных профилей, но имеют более высокие капитальные и эксплуатационные затраты. Одноступенчатые машины выгодны для более простых и коротких изделий.
Формовка рулонов в сравнении с гибкой на листогибочном прессе
| Метод сгибания | Плюсы | Cons |
|---|---|---|
| Профилирование | Непрерывное производство Производительность труда Неизменное качество Низкая стоимость оснастки | Только линейные профили Длинная машина Фиксированные первоначальные инвестиции |
| Торможение нажатием | Короткие производственные партии Гибкость при формовке концов 3D-геометрия деталей | Пакетная операция Высокая стоимость оснастки Требуются навыки оператора |
Рулонные детали отлично подходят для длительного производства, а листогибочные прессы обеспечивают гибкость при изготовлении коротких партий.
Ограничения и проблемы двухступенчатой роликовой формовки
Некоторые ограничения включают:
- Возможно изготовление только линейных профилей
- Длинное оборудование, требующее большого помещения
- Первоначальная высокая стоимость инвестиций
- Предназначен для крупносерийного производства
- Разработка и отладка оснастки может занять много времени
- Необходимы корректировки для изменения толщины и твердости
Новейшие инновации в технологии двухступенчатой роликовой формовки
- Электромеханический привод для более быстрого и точного перемещения матрицы
- Сервоприводы для динамического управления скоростью и натяжением
- Интеллектуальные системы помощи операторам
- Быстросменные системы оснастки
- Коррекция продольного изгиба и кручения
- Усовершенствованные конструкции безопасности с защитными роботами
- Подключенные к Интернету системы для мониторинга и диагностики
- Системы технического зрения для контроля качества и адаптивного управления
- Коботы с лазерным наведением для автоматизации погрузочно-разгрузочных работ
Продукция и применение рулонных материалов
Компоненты, изготовленные методом роликовой формовки, широко распространены в различных отраслях промышленности, включая:
Строительство: Кровля, сайдинг, обрешетка, стойки, балки перекрытия, стеновые панели, воздуховоды, дренаж
Инфраструктура: Ограждения, подиумы, проветриватели, панели, ограждения
Автомобили: Рамы, бамперы, рельсы, панели
Приборы: Корпуса, опоры, стойки, рамы, кронштейны
Аэрокосмическая промышленность: Рамные стрингеры, кронштейны, фитинги, зажимы
Мебель: Ножки, направляющие, шкафы, полки, стойки
Упаковка: Рельсы, перегородки, ограждения, поддоны
Солнечный: Монтажные стойки, коллекторы, обрамление
Часто задаваемые вопросы
Каковы преимущества двухступенчатой роликовой формовки?
Двухступенчатая валковая формовка позволяет получать более сложные формы, высокую точность и улучшенные свойства материала по сравнению с одноступенчатыми машинами. Две стадии гибки обеспечивают более контролируемое снятие напряжения.
Что следует учитывать при проектировании оснастки для валковой формовки?
Проектирование оснастки требует высокоточного моделирования и анализа FEA для разработки прогрессивных стадий штампа. Испытания прототипов подтверждают работоспособность оснастки перед окончательной закалкой и использованием в производстве.
Как долго служит вальцовочная машина?
При правильной эксплуатации и техническом обслуживании срок службы двухступенчатой валковой формовочной машины обычно превышает 20 и более лет непрерывного использования. Прочная конструкция и механический дизайн обеспечивают долговечность.
Может ли двухступенчатая вальцовочная машина изготавливать изогнутые профили?
Нет, валковая формовка позволяет получать только линейные профили, так как гибка происходит в продольном направлении по прямой траектории. Оборудование для постформовки может выполнять последующие поперечные изгибы профилей.
Как производится резка рулонных изделий по длине?
Устройства перфорации и резки с маховиком на выходе автоматически обрезают профили по длине по показаниям фотодатчика. Ротационные скрайберы также предварительно маркируют листы для ручной разбивки.
Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с вальцовыми станками?
Охрана, барьеры, блокировки, E-стопы и соблюдение стандартов предотвращают опасность. Блокировка перед обслуживанием предотвращает случайные действия. Правильное обращение с вилочным погрузчиком предотвращает повреждения и травмы.
Как выбрать поставщика, подходящего для моей задачи?
При выборе поставщика двухступенчатой валковой формовочной машины учитывайте репутацию, опыт, знания в области проектирования, качество и услуги. Предоставьте подробные спецификации для ваших производственных нужд.
Вывод
Благодаря способности производить сложные удлиненные профили с высокой точностью, двухступенчатые вальцовочные станки являются эффективным решением для массового производства металлических изделий во многих отраслях промышленности. Поточный автоматизированный процесс, гибкая оснастка и инкрементная гибка обеспечивают непрерывный выпуск формованных деталей длиной до 10 метров как для легких, так и для тяжелых материалов. При правильном проектировании с использованием прецизионных компонентов и прочной конструкции двухступенчатые роликовые формирователи обеспечивают многолетнюю надежную службу для формирования панелей сайдинга, стеллажей, структурных каркасов, металлических корпусов, автомобильных компонентов и бесчисленных профилей в различных областях применения.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1) How do double stage roll forming machines improve profile accuracy over single stage machines?
- Two sequential forming passes distribute strain and reduce springback. This enables tighter tolerances on twist, camber, and bow, especially for box, hat, and closed-channel geometries.
2) When should I choose a vertical two-stage roll former instead of a horizontal layout?
- Choose vertical for long parts, heavier gauges, and high-precision complex shapes. The vertical bed provides higher forming force, better gravity-assisted alignment, and easier integration of tall exit fixtures.
3) What coil conditions most affect dimensional stability on double stage lines?
- Variations in yield strength, thickness tolerance, and residual coil set. Specify material standards (e.g., EN 10346/ASTM A653 tolerances) and use entry straightening, loop control, and real-time encoder feedback.
4) Can I retrofit a second stage to an existing single stage line?
- Feasible if the base frame, drives, and controls support additional stands, power, loop control, and safety guarding. Expect added space for a looping pit, synchronization of encoders, and PLC/HMI upgrades.
5) What cut-to-length systems pair best with two-stage roll forming?
- Servo flying shear or rotary shear synchronized via high-resolution encoders. They maintain speed through the cut zone and achieve ±0.5–1.0 mm over 6 m on optimized setups.
Тенденции развития отрасли в 2025 году
- Integrated digital twins: Virtual pass design reduces tryout loops and scrap on complex two-stage profiles.
- AI-driven inline vision: Detects edge wave, twist, and surface defects; feeds back to roll gap and entry guide settings.
- Energy optimization: IE5 motors and regenerative VFDs cut energy intensity (kWh/ton) 15–25% versus 2022 baselines.
- Lightweighting materials: More HSLA/AHSS and pre-painted coils demand revised flower patterns and roll finishes.
- Traceability and compliance: Coil-to-part serialization and EPD-ready data logging via MES/OPC UA.
2025 performance benchmarks for Double Stage Roll Forming Machines
| Метрика | 2022 Типичный | 2025 Лучший в своем классе | Why it matters |
|---|---|---|---|
| Скорость линии (м/мин) | 10–20 | 25–45 | Two-stage lines now rival single-stage speeds for many profiles |
| Время переключения (мин) | 90–180 | 20–40 | Cassette tooling + automatic stand positioning |
| Допуск на длину отреза (мм более 6 м) | ±2.0 | ±0.6–0.9 | Лазерный энкодер + сервопривод летучих ножниц |
| Twist (°/m) | ≤1.5 | ≤0.7 | Optimized pass design + inline twist correction |
| Энергоемкость (кВтч/тонна) | 150–200 | 105–130 | IE5 motors, regen drives, smart lubrication |
| OEE (%) | 55–65 | 75-85 | Better uptime, faster changeovers, inline QA |
Selected sources and further reading:
- The Fabricator—Roll Forming resource hub: https://www.thefabricator.com
- NIST MEP—OEE/SMED practices: https://www.nist.gov/mep
- ISO 50001—Energy management systems: https://www.iso.org
- EN 10162, EN 10346; ASTM A653—Material/dimensional standards: https://standards.iteh.ai, https://www.astm.org
- WorldAutoSteel—AHSS forming fundamentals: https://www.worldautosteel.org
Последние исследования
Case Study 1: Auto-Changeover on Double Stage Cassette Line (2025)
Background: A building products plant ran 12 profiles (0.5–1.0 mm galvanized) on a horizontal two-stage line with 120–150 min changeovers.
Solution: Installed cassette roll tooling, automatic stand positioning, and HMI recipe management with torque-based roll-gap presets.
Results: Changeover cut to 32–38 min; first-pass yield rose from 94.1% to 98.6%; OEE improved from 62% to 79%.
Case Study 2: Vertical Two-Stage for HSLA Guardrail Upgrade (2024)
Background: An infrastructure supplier shifted from mild steel to HSLA 420 to reduce thickness by 12% while maintaining beam stiffness on W-beam guardrails.
Solution: Adopted vertical two-stage forming with crowned guide rolls, micro-lubrication, and revised flower pattern; added inline twist correction and dual-laser cut-length control.
Results: Maintained dimensional tolerances per EN 1317 part geometry; twist reduced 48%; line speed increased from 16 to 28 m/min; scrap dropped from 4.2% to 1.5%.
Мнения экспертов
- Д-р Даниэль Шеффлер, президент компании Engineering Quality Solutions
Viewpoint: “For two-stage lines, coil flatness and lubrication strategy are as critical as pass design. Managing entry conditions minimizes edge wave and camber before they propagate.” - Michael Gill, Director of Engineering, Bradbury Group
Viewpoint: “Cassette tooling and automatic stand positioning transform two-stage productivity, making multi-profile production economically viable with sub-40-minute changeovers.” - Сара Кларк, технический директор, Ассоциация металлических конструкций
Viewpoint: “Project specs increasingly require traceability from coil heat to finished part barcode. MES-integrated two-stage lines meet both compliance and customer QA expectations.”
Практические инструменты/ресурсы
- Проектирование и моделирование валов: COPRA RF / COPRA FEA RF (https://www.data-m.de), UBECO PROFIL (https://www.ubeco.com), AutoForm (https://www.autoform.com)
- Inline inspection and metrology: Cognex vision (https://www.cognex.com), Keyence displacement/laser (https://www.keyence.com)
- Standards and guidance: EN 10162, EN 10346 (https://standards.iteh.ai), ASTM A653 (https://www.astm.org), ISO 12100 and CE conformity (https://www.iso.org)
- Maintenance and reliability: Fiix CMMS (https://www.fiixsoftware.com), UpKeep (https://www.upkeep.com)
- Industrial connectivity: OPC UA specs and tools (https://opcfoundation.org), Ignition SCADA for MES integration (https://inductiveautomation.com)
Последнее обновление: 2025-10-20
Изменения: Added 5 targeted FAQs for Double Stage Roll Forming Machines; inserted 2025 trends with performance benchmark table; provided two recent case studies; included expert viewpoints; curated practical tools/resources with authoritative links
Дата следующего пересмотра и триггеры: 2026-04-15 or earlier if new EN/ASTM revisions publish, major OEMs release <20 min auto-changeover solutions, or energy regulations mandate IE5/regenerative drives for forming lines