輥壓槽鋼質(zhì)量提升與改進(jìn)

文/王飛，李樂，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，但在成形過程會出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題。通過對所出現(xiàn)問題的分析，對成形機模具裝配結(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：速度快、效率高、質(zhì)量好，但其成形比較復(fù)雜。我公司經(jīng)過長期對其成形過程分析和對設(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。同時也具備了獨立開發(fā)新產(chǎn)品的能力。

輥壓成形的概念

將平板帶坯（帶、板卷）在冷彎成形機上經(jīng)若干道次相對旋轉(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程。

輥壓成形工藝特點

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

⑵輥壓(軋輥）旋轉(zhuǎn)，其上各點線速度是相同的；

⑶軋輥只與坯料局部接觸；

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

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

⑹輥壓成形過程中，機架兩端壓下量必須均勻，否則成形出產(chǎn)品有以下幾種問題：

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)場問題描述

我公司2006年10月份第一條冷彎機組開始調(diào)試。剛開始投入生產(chǎn)時，由于設(shè)備存在設(shè)計缺陷，在生產(chǎn)過程中不斷出現(xiàn)一些問題，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)出來的內(nèi)外縱梁無法達(dá)到顧客的滿意，針對這些問題我們內(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)驗與向同行的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗交流，將后5架改裝為萬能機架。這樣一來由上下輥速差帶來的劃傷問題得到了有效控制，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，塑性彎曲時伴有彈性變形。當(dāng)外載荷去除后，塑性變形保留下來，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，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，彎曲過程的回彈現(xiàn)象是一個非常重要的問題，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冷彎機組第14架輥子的角度為90°（圖2），實際生產(chǎn)出的產(chǎn)品角度不達(dá)標(biāo)?；诖宋覀儗⑦@架上的輥子角度加工至88°，側(cè)輥角度加工至92°（圖3）。這樣一來有效地防止了產(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冷彎機組第14架輥子的角度示意圖

圖3 更改后的350冷彎機組第14架輥子的角度示意圖

⑴回彈值的確定。

由于相對彎曲半徑r/t＜5時，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°時部分材料的平均回彈角。

當(dāng)彎曲件彎曲中心角不為90°時，其回彈角可用如下公式計算：

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°時的平均回彈角△α

△α90——彎曲中心角為90°時的回彈角（°）。

腹面不平是影響產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵，我們通過使用成形機前面的矯平機來解決現(xiàn)存在的問題。矯平輥兩邊側(cè)輥承受力不夠，多次因受力過大影響側(cè)輥的正常運行，只得重新更換一套高強度側(cè)輥。再加之我們從實際生產(chǎn)中積累的一些經(jīng)驗，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題。

成形機組換輥方式

實際操作中，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。前者換輥時間長，減少了產(chǎn)量；后者雖然時間短、效率高，但卻需要貯備很多隔套，增加了設(shè)備備品、備件費用。

常用的換輥方式有以下三種：

⑴單個機架換輥。

此種換輥方式是將機架操作的牌坊拉出，更換其輥軸上的成形輥，其過程如下：

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成組機架換輥。

將機架的操作牌坊安裝在可橫向移動的底座上，換輥時，逐個將機架底座拉出，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架號分別擺放到指定區(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)試過程中保證中間道次的軋輥左右偏差在1mm以內(nèi)。然后上輥依據(jù)下輥中線對齊上輥，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班次才能換好并且費時、費力。通過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、省事、效率高，無形中也減少了調(diào)間隙、換輥子兩道工序。采用這種方法，一個班次時間就可以正常生產(chǎn)。

切斷

冷彎型鋼的切斷手段，除無加筋邊的角鋼可用沖剪機剪切外，一般只有鋸切和氧切?，F(xiàn)代化的設(shè)備齒鋸，它的鋸片在行走過程中將型鋼切斷，適用范圍廣、結(jié)構(gòu)較簡單，可切斷任何斷面形狀型材。但飛鋸機在鋸切時對型鋼斷面的影響大，型鋼斷面處有較大的變形和毛刺，同時毛刺的打磨大大增加了工人勞動強度。鋸切變形是輥壓槽鋼中普遍存在的問題，也是我國現(xiàn)無法解決的問題。模切機在剪切時噪聲小，切斷處型鋼斷面變形小、無毛刺，在大大地降低了工人勞動強度的同時也提高了生產(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)計和制造的橋梁。產(chǎn)品從設(shè)計變?yōu)楝F(xiàn)實是必須通過加工才能完成的。工藝是制造技術(shù)的關(guān)鍵，設(shè)計的可行性往往會受到工藝制約，因此，工藝方法及其水平非常重要。

將設(shè)計、工藝和管理結(jié)合起來，就形成廣義的制造論概念。工藝和管理緊密結(jié)合，形成一個整體，以適應(yīng)市場經(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)試及測量方法。從實際生產(chǎn)中不斷學(xué)習(xí)、對在加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結(jié)編寫作業(yè)指導(dǎo)書，特別做出了工序質(zhì)量管理點表（圖5），指出經(jīng)常出錯或是應(yīng)該注意的方面。對加工人員進(jìn)行專項輔導(dǎo)，在工藝和質(zhì)量方面經(jīng)常對他們進(jìn)行培訓(xùn)。讓加工人員對三視圖和基本的量具有初步認(rèn)識，讓他們能做到“四會”“三檢”。

圖5 工序質(zhì)量管理點表

結(jié)束語

通過我們對冷彎槽鋼的質(zhì)量提升和改進(jìn)，給我們企業(yè)帶來了更為寬廣的市場，相比以前的生產(chǎn)方式更高效、操作更簡單。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、機械、原材料等費用，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值的生產(chǎn)方法。

在重型汽車的發(fā)展過程中，該生產(chǎn)線必將更大的體現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢，對企業(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)整個企業(yè)的順利運轉(zhuǎn)和內(nèi)部發(fā)展，我們始終在實踐的路上。認(rèn)識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。