冷弯成型技术在车辆制造中应用研究

冷弯成型技术在车辆制造中应用研究

冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材的塑性加工工艺。冷弯成型是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。利用这一工艺，不但可以生产出高质量的型钢产品，而且能够缩短产品开发的周期、提高生产效率，从而提高企业的市场竞争力。由于带钢的冷弯成型过程中的硬化效应，可明显提高型钢强度。冷弯成型出材率高（98%），与冲压及热轧型钢比，可节约钢材10%～30%。

近些年来，冷弯型钢产品作为重要的结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。冷弯型钢单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度，因此冷弯型钢代替热轧型钢可以取得既节约钢材又节省能源的双重效果，所以人们对冷弯型钢的发展给予了高度重视。正是用户对冷弯型钢产品的品种、规格、质量等方面的不断渴求，促使冷弯成型工艺技术的迅猛发展。

冷弯型钢广泛用于车辆制造中，自行车、助力车、摩托车制造中大量使用的焊管、钢制车圈；汽车制造中车厢侧、底板，客车侧板蒙皮，底盘大梁等都使用冷弯成型技术。下面通过对汽车大梁冷弯成型机组的设计、生产和调试，总结如下：（汽车大梁冷弯成型图见图1）

1.汽车大梁冷弯成型机组主要参数：

1.1.成型厚度：5.0～10.0mm，成型最大宽度：650mm，料卷重量：≤10000kg；

1.2.运行速度：0～12m/mim，正常运行速度：10m/mim；

1.3.成型机组驱动功率：200kw

1.4.适用电源：380v/50HZ，

1.5.机组总质量：60000kg

2.汽车大梁冷弯成型机组组成：

汽车大梁冷弯成型机组由开卷机、校平机、剪断机、焊接平台、冷弯成型主机、校正台、跟踪切断装置、成品接料架、电器控制柜等组成。汽车大梁冷弯成型机组结构图（生产线流程示意图）见图2.

3.汽车大梁冷弯成型机组工艺流程：

人工行车上料，开卷液压自动撑紧，由悬臂开卷机构动力开卷，带动钢头随

之前移展开，为使前移带钢卷曲部分平直，容易进入校平机，需校平机前端压平装置压制能顺利进入校平机校平，校平机前后配有导向辊，防止带钢走偏。校平机配有动力，有离合器连接带动，校平机上调节有油缸调节上下间隙。带钢经校平机后动力开卷抬起，使开卷机从动，由刹车轮刹车，防止带卷松脱。带钢由校平机拖动至液压剪断机，调整导向对带钢齐头；继续由校平机拖动至焊接平台，在焊接平台上压紧两接头进行焊接，焊接后用角磨机磨平带钢；进入冷弯辊压成型机主机进行轧制，当带钢进入轧机后，可使校平机从动由离合器分开，冷弯成型机前有导向辊两道，防止带钢走偏，带钢经轧机轧制成型后，进入校直装置，进行成型校直，型钢校直后，进入锯片切断机进行定尺切断。定尺切断由编码器计数测长轮测长，有人机对话界面控制长度件数。准确先进，容易操作。型材由切断机切断后进入卸料辊道，由人工或行车吊走码放。

4.汽车大梁冷弯成型机组特点：

4.1.工艺先进，该线采用连续卷料生产，经冷弯成型机成型后精确定长切断，制件一次成型，形状规则，长度精确，一致性好。成型工件外观好，强度高。

4.2.生产率高，该线仅需2～3人操作，操作简单，劳动强度低。该线生产速度在0-12米/分钟无级可调。

4.3.可靠性高，该线液压、气动、电气系统主要元器件均采用进口优质元件，性能稳定可靠。

5.设计概况：

5.1.轧辊设计：

成型轧辊设计作为冷弯型钢孔型设计的核心内容在冷弯成型技术中占有重要地位。在一定的轧机负荷强度下，对于相同的基本辊径，如何使得板料各个道次的变形均匀是辊花设计的重要目的。它的成功与否，直接影响着最终型材断面尺寸精度和变形缺陷的产生，也影响着后续的轧辊设计、生产成本和加工周期。辊花图见图3，辊花参数见表1。

在冷弯成型过程中，板材逐渐成型为最终的形状，当材料通过轧机时，是由旋转的轧辊成型的。轧辊设计的目标是：以最少的成型步骤，也就是最少的道次数在给定满足的公差内成型要求的产品。根据汽车大梁的技术要求，该套轧辊设计为8个道次，设计一套好的便于使用的轧辊可以遵循以下原则：材料按照预想的方式平滑顺畅流动；足够的成型道次数。轧辊能起到正确作用，必须可以做到以下几点：如轧辊制造准确，并且轧机轴不弯曲，不松动，轴肩定位准确。如果满足以上条件，一组好的轧辊会生产出数万米的优质产品。

5.2.成型机设计：

成型机设计中应考虑的问题：1、成型机类型的选取，考虑到成型板材最大

宽度650mm，板厚10mm，轴与轴的承载力大，故选用通轴双端式成型机型式（龙门结构），主机十二架，可以生产断面形状更加复杂的产品。2、成型机轴直径的选取：根据计算与类比法，轴径定为中间150mm，两端轴承档140mm，材质40Cr，高频淬火。3、道次间距：道次间距是水平方向的中心轴距，成型产品时，道次间距会很关键，不能太短亦不能太长，过短会产生波浪和扭曲，以至于不能安装调节辊和其它组件，另外空间太小会使安装和和使用常规检查成型辊间隙变得极其困难。由此本设备道次间距选在1000mm。4、下轴和成型机台面距离：一般情况下大多数成型机包括本设备下轴都是固定的，不可调节。5、下轴驱动：冷弯成型行业已作为一种规则，一般均采用下轴驱动。由200kw直流电机经JZQ1000减速机（设置在主机中间）双出轴直接与齿轮箱用联轴器连接，齿轮箱与辊轴采用万向轴连接。6、分离定位套设计：分离定位套可减少多规格宽断面的轧辊更换时间。分离定位套的换辊操作，只需松开螺母，将成型辊向两侧拉动6～20mm即可，这个间隙即可分离定位套，将其安装在新位置。这种方法可以减少轧辊更换时间约70%～80%。比如，用标准定位套，每个道次套更换时间在10～24min，而用定位分离套，更换时间可以减少3～5min。

本设备用的是铰链联接定位套和带止口的活动垫片，铰链连接的定位套是以铰链作为定位的一种定位方式，外部加弹簧固定，从某种程度上讲，比螺栓固定更能减少装卸时间，而且该构建表面美观，非常实用。定位套是轧辊组的一部分，因此，长度公差和两端平衡度很关键。定位套不必热处理，对加工粗糙度也没有严格要求。

结束语

该设备经安装，测试后运行良好，各项参数均符合设计要求，运行平稳可靠，不论从刚度和强度上都能满足生产的要求。