文/王飛，李樂(lè)，付艷花，肖鵬飛·陜西通力專用汽車有限責(zé)任公司

冷彎型鋼在汽車行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，在汽車上使用了大量的異形冷彎成形件。這種零件由一定厚度的鋼板輥壓成形, 產(chǎn)品成材率高、一致性能好，但在成形過(guò)程會(huì)出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)對(duì)所出現(xiàn)問(wèn)題的分析，對(duì)成形機(jī)模具裝配結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，保證產(chǎn)品達(dá)到工藝要求。

輥壓成形是通過(guò)串列布置的一系列冷彎軋輥將帶材連續(xù)成形為具有一定幾何形狀斷面產(chǎn)品的加工方法。冷彎成形產(chǎn)品特點(diǎn)：速度快、效率高、質(zhì)量好，但其成形比較復(fù)雜。我公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期對(duì)其成形過(guò)程分析和對(duì)設(shè)備進(jìn)行一系列改造以及改進(jìn)產(chǎn)品調(diào)試方法，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量有了較大的提高。同時(shí)也具備了獨(dú)立開發(fā)新產(chǎn)品的能力。

輥壓成形的概念

將平板帶坯（帶、板卷）在冷彎成形機(jī)上經(jīng)若干道次相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軋輥（水平輥、立輥、組合輥）連續(xù)彎曲變形以得到要求的形狀和尺寸的輥壓型鋼的過(guò)程。

輥壓成形工藝特點(diǎn)

⑴輥壓成形過(guò)程中坯料帶材(變形金屬）是連續(xù)行進(jìn)的，坯料的長(zhǎng)度不受限；

⑵輥壓(軋輥）旋轉(zhuǎn)，其上各點(diǎn)線速度是相同的；

⑶軋輥只與坯料局部接觸；

⑷輥壓成形過(guò)程中， 坯料帶材內(nèi)產(chǎn)生縱向應(yīng)力；

⑸輥壓成形過(guò)程中，坯料上出現(xiàn)平緩過(guò)渡段，坯料邊緣拉應(yīng)力最??；

⑹輥壓成形過(guò)程中，機(jī)架兩端壓下量必須均勻，否則成形出產(chǎn)品有以下幾種問(wèn)題：

1）縱梁扭曲（圖1）；

2）縱梁上下彎曲；

3）縱梁側(cè)向彎曲；

4）成形角度超差。

現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題描述

我公司2006年10月份第一條冷彎?rùn)C(jī)組開始調(diào)試。剛開始投入生產(chǎn)時(shí)，由于設(shè)備存在設(shè)計(jì)缺陷，在生產(chǎn)過(guò)程中不斷出現(xiàn)一些問(wèn)題，如翼面劃傷、平面度達(dá)不到技術(shù)要求、彎曲等。造成了我們前期生產(chǎn)出來(lái)的內(nèi)外縱梁無(wú)法達(dá)到顧客的滿意，針對(duì)這些問(wèn)題我們內(nèi)部做出了一些方案及措施。

成形輥配輥方式

設(shè)備成形輥配輥方式直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)線由14道次連續(xù)動(dòng)作完成，其中1～9架為初成形段，10～14架為精成形段，是產(chǎn)品成形的關(guān)鍵部位。依據(jù)我們多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與向同行的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)交流，將后5架改裝為萬(wàn)能機(jī)架。這樣一來(lái)由上下輥速差帶來(lái)的劃傷問(wèn)題得到了有效控制，產(chǎn)品表面質(zhì)量得到了全面提高。

回彈現(xiàn)象

與所有塑性變形一樣，塑性彎曲時(shí)伴有彈性變形。當(dāng)外載荷去除后，塑性變形保留下來(lái)，而彈性變形的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象叫回彈。由于彎曲時(shí)內(nèi)、外區(qū)切應(yīng)力方向不一致，所以彈性回復(fù)方向也相反，即外區(qū)彈性縮短而內(nèi)區(qū)彈性伸長(zhǎng)，這種反向彈復(fù)大大加劇了工件形狀及尺寸的改變。與其他變形工序相比，彎曲過(guò)程的回彈現(xiàn)象是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，它直接影響工件的外形尺寸。一般碳素鋼回彈角可取2～5°，硬質(zhì)不銹鋼回彈角可達(dá)5～15°。

材料的厚度、硬度、成分都影響到成形形狀。截止到目前，我公司350冷彎?rùn)C(jī)組第14架輥?zhàn)拥慕嵌葹?0°（圖2），實(shí)際生產(chǎn)出的產(chǎn)品角度不達(dá)標(biāo)。基于此我們將這架上的輥?zhàn)咏嵌燃庸ぶ?8°，側(cè)輥角度加工至92°（圖3）。這樣一來(lái)有效地防止了產(chǎn)品角度回彈，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 縱梁扭曲示意圖

圖2 350冷彎?rùn)C(jī)組第14架輥?zhàn)拥慕嵌仁疽鈭D

圖3 更改后的350冷彎?rùn)C(jī)組第14架輥?zhàn)拥慕嵌仁疽鈭D

⑴回彈值的確定。

由于相對(duì)彎曲半徑r/t＜5時(shí)，卸載后彎曲件圓角半徑的變化是很小的，可以不予考慮，而彎曲中心角卻發(fā)生了變化。表1為彎曲中心角為90°時(shí)部分材料的平均回彈角。

當(dāng)彎曲件彎曲中心角不為90°時(shí)，其回彈角可用如下公式計(jì)算：

式中：△α——彎曲件的彎曲中心角為α?xí)r的回彈角（°）；

α——彎曲件的彎曲中心角（°）；

表1 材料自由彎曲90°時(shí)的平均回彈角△α

△α90——彎曲中心角為90°時(shí)的回彈角（°）。

腹面不平是影響產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵，我們通過(guò)使用成形機(jī)前面的矯平機(jī)來(lái)解決現(xiàn)存在的問(wèn)題。矯平輥兩邊側(cè)輥承受力不夠，多次因受力過(guò)大影響側(cè)輥的正常運(yùn)行，只得重新更換一套高強(qiáng)度側(cè)輥。再加之我們從實(shí)際生產(chǎn)中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，每道次矯平輥上下間隙也做了相應(yīng)的記錄，能夠保證所有道次兩端壓力一致，從而解決腹面平面度的問(wèn)題。

成形機(jī)組換輥方式

實(shí)際操作中，換輥方法大致可分為兩類：一類是在線換輥，一類是離線換輥。前者換輥時(shí)間長(zhǎng)，減少了產(chǎn)量；后者雖然時(shí)間短、效率高，但卻需要貯備很多隔套，增加了設(shè)備備品、備件費(fèi)用。

常用的換輥方式有以下三種：

⑴單個(gè)機(jī)架換輥。

此種換輥方式是將機(jī)架操作的牌坊拉出，更換其輥軸上的成形輥，其過(guò)程如下：

1）卸下輥軸鎖緊螺母，松開連接兩側(cè)牌坊的拉桿；

2）松開大絲母，將成形輥從輥軸上卸下，并裝上所要更換的成形輥；

3）調(diào)好上下輥之間的間隙。

⑵成組機(jī)架換輥。

將機(jī)架的操作牌坊安裝在可橫向移動(dòng)的底座上，換輥時(shí)，逐個(gè)將機(jī)架底座拉出，然后將成形輥換好，調(diào)好間隙。

⑶換隔套（圖4）。

換輥前根據(jù)配輥圖（換輥圖）找到合適的隔套，松開牌坊鎖緊絲母，拆掉設(shè)備上上一批次的隔套后按機(jī)架號(hào)分別擺放到指定區(qū)域，再將現(xiàn)用的隔套裝好，以第一架和最后一架拉一條中心線，調(diào)試過(guò)程中保證中間道次的軋輥?zhàn)笥移钤?mm以內(nèi)。然后上輥依據(jù)下輥中線對(duì)齊上輥，調(diào)好間隙后方可引料調(diào)試生產(chǎn)。

圖4 換隔套方式換輥

以上三種換輥方式最后一種最為方便，以前我公司采用第一、二種換輥方法需要三個(gè)班次才能換好并且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。通過(guò)同行廠家的參觀和學(xué)習(xí)，我們也引進(jìn)了先進(jìn)的方法，這種方法在我公司比較實(shí)用。公司主要生產(chǎn)汽車大梁的內(nèi)梁和外梁，用換隔套的方法最為合理，而且這種方法省時(shí)、省事、效率高，無(wú)形中也減少了調(diào)間隙、換輥?zhàn)觾傻拦ば?。采用這種方法，一個(gè)班次時(shí)間就可以正常生產(chǎn)。

切斷

冷彎型鋼的切斷手段，除無(wú)加筋邊的角鋼可用沖剪機(jī)剪切外，一般只有鋸切和氧切?，F(xiàn)代化的設(shè)備齒鋸，它的鋸片在行走過(guò)程中將型鋼切斷，適用范圍廣、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可切斷任何斷面形狀型材。但飛鋸機(jī)在鋸切時(shí)對(duì)型鋼斷面的影響大，型鋼斷面處有較大的變形和毛刺，同時(shí)毛刺的打磨大大增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。鋸切變形是輥壓槽鋼中普遍存在的問(wèn)題，也是我國(guó)現(xiàn)無(wú)法解決的問(wèn)題。模切機(jī)在剪切時(shí)噪聲小，切斷處型鋼斷面變形小、無(wú)毛刺，在大大地降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本、也是我公司目前選用的切割方式。

工藝方面的改進(jìn)

工藝是設(shè)計(jì)和制造的橋梁。產(chǎn)品從設(shè)計(jì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)是必須通過(guò)加工才能完成的。工藝是制造技術(shù)的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)的可行性往往會(huì)受到工藝制約，因此，工藝方法及其水平非常重要。

將設(shè)計(jì)、工藝和管理結(jié)合起來(lái)，就形成廣義的制造論概念。工藝和管理緊密結(jié)合，形成一個(gè)整體，以適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，是當(dāng)前制造技術(shù)的發(fā)展方向。

對(duì)于冷彎成形設(shè)備而言，工藝的合理性直接決定了生產(chǎn)設(shè)備的成本和性能，決定了能否生產(chǎn)出高質(zhì)量的輥壓槽鋼產(chǎn)品。工藝的調(diào)整在冷彎成形生產(chǎn)線的使用過(guò)程中起著非常重要作用。調(diào)試水平的高低在很大程度上影響了產(chǎn)品質(zhì)量。

在工藝方面為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)，從技術(shù)上下功夫，不斷改進(jìn)我們的調(diào)試及測(cè)量方法。從實(shí)際生產(chǎn)中不斷學(xué)習(xí)、對(duì)在加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題總結(jié)編寫作業(yè)指導(dǎo)書，特別做出了工序質(zhì)量管理點(diǎn)表（圖5），指出經(jīng)常出錯(cuò)或是應(yīng)該注意的方面。對(duì)加工人員進(jìn)行專項(xiàng)輔導(dǎo)，在工藝和質(zhì)量方面經(jīng)常對(duì)他們進(jìn)行培訓(xùn)。讓加工人員對(duì)三視圖和基本的量具有初步認(rèn)識(shí)，讓他們能做到“四會(huì)”“三檢”。

圖5 工序質(zhì)量管理點(diǎn)表

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)我們對(duì)冷彎槽鋼的質(zhì)量提升和改進(jìn)，給我們企業(yè)帶來(lái)了更為寬廣的市場(chǎng)，相比以前的生產(chǎn)方式更高效、操作更簡(jiǎn)單。這大大提高了生產(chǎn)效率，減少了不合格品的產(chǎn)生，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。節(jié)約了大量人工、機(jī)械、原材料等費(fèi)用，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，在汽車縱梁生產(chǎn)方面這是一種極有推廣價(jià)值的生產(chǎn)方法。

在重型汽車的發(fā)展過(guò)程中，該生產(chǎn)線必將更大的體現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢(shì)，對(duì)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到更大的促進(jìn)作用。為了適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展形勢(shì)變化，為了使我們企業(yè)的產(chǎn)品多樣化、產(chǎn)品的質(zhì)量能夠有效地保證，促進(jìn)整個(gè)企業(yè)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)和內(nèi)部發(fā)展，我們始終在實(shí)踐的路上。認(rèn)識(shí)到冷彎成形帶給我們的效益，那么冷彎成形方面的技術(shù)就值得我們?nèi)ャ@研、學(xué)習(xí)，以發(fā)現(xiàn)它的更大潛力。