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浅谈辊压成型工艺一、背景简介确保汽车安全可靠的前提下，减轻整车重量可以做到降低油耗，提升性能的作用，故而轻量化、节能环保一直是汽车行业各大主机厂、配套供应商追求的目标，目前轿车行业为解决轿车轻量化问题，实现的手段是采用材质替代或者高强度钢板，在等强度计条件下减少板厚度及重量。
进而高强钢、超高强钢广泛应用于汽车零部件中，并且占整车比重呈逐年上升的趋势。
随着强度级别的加大，材质塑性急剧下降、回弹也越来越大、一次成型性变差，常规冲压工艺很难满足工艺要求，从而热成型工艺、辊压工艺成为优选工艺，具体应用到汽车上，其中A 柱、B柱目前主流的生产工位为热成型，而前后防撞梁、车门槛、车门顶饰条、门框亮条、座椅滑轨、汽车等截面纵梁、车门上框、玻璃导槽、车门导轨、落水槽嵌条等辊压成型又是最主要的工艺。
二、辊压工艺基本原理辊压成型指的是成卷带料经过多道次不同形状、规格辊轮，宽度方向不断弯曲，进而形成特定断面形状的一种加工工艺，材料材质普遍为钢、铝，尤其适用于高强度钢材的成型，其中抗拉强度＞1 500 MPa 的马氏体钢已形成成熟的工艺。
三、辊压成型工艺基本流程辊压成型工艺核心工艺为冷弯成型，但是由于产品结构复杂，所以产线会涉及前后道工序，实现形式也不尽相同。
国内现有的辊压线工艺实现形式为：线上料带前冲孔、辊压成型、简单切断；线下借助于压机+切边模具、压机+异形端头切断模具、压机+压型模具单独工序实现。
且辊压精度低、工序漏冲孔等不能实现在线检测、用人多、效率低等缺点。
国外辊压线工艺实现现形式为: 线上料带前冲孔、辊压成型、在线切边、在线压型、在线异形端头切断、在线漏冲孔检测，整线的速度、精度、柔性、自动化程度均比较高。
根据产品结构不同工艺流程也不近相同以国内先进的开口直条型产品（门槛件）典型工艺流程为：开卷→整平→剪切对焊→地坑→预冲→伺服送料机→地坑→冷弯成型→压型模→切边模→定长切断→码料；其中开卷用于将卷料开卷为产线输送钢带；整平将用于释放钢带生产过程中的应力，保证钢带平整，从而保证后期产品稳定性；剪切对焊用于卷料头尾衔接，避免二次上料，极大节约时间；地坑也可以成为储料坑，主要用于保证产线线平衡；预冲主要用于冲孔等，对产品上部分孔进行辊压前冲压；冷弯成型是核心单元伺服驱动，通过一组组辊轮，钢带慢慢成型；压型模、切边模用于将成型产品进行凸台或者凹槽的加工，以及法兰边的加工，此工艺可以在产品下线后进行；定长切断可以根据产品图纸长度要求，对产品进行切断；码料单元用于将切断产品进行拾取，并放置到料箱中，用于传递到下一工序。
轧辊冷弯成型机知识轧辊冷弯成型机是一种将平面金属材料弯曲成特定形状的机器。
它采用多个轧辊的组合来完成成型过程。
这种机器在许多工业领域中都很常见，如建筑、航空航天、汽车、管道制造等。
结构原理轧辊冷弯成型机的结构通常由上部固定辊组、下部调节辊组、侧辊组、驱动系统和液压系统等部分组成。
其中，上部固定辊组和下部调节辊组的轧辊数量和摆放位置是由成型工件的几何形状和大小决定的。
几何形状复杂的工件所需要的轧辊数量也会相应增加，轧辊的摆放位置也需要更加精密的设计，以确保成型的准确性和一致性。
侧辊组是为了调整工件的弯曲半径而设置的。
而驱动系统和液压系统则是为了保证成型过程的稳定性和效率性。
工作过程工件放置于下部调节辊组，调节辊会将工件传送到上部固定辊组。
随后，上下辊组和侧辊组按照一定的轧辊组合方式开始对工件进行加工。
轧辊组通过相互压制工件来使其发生弯曲变形，同时调整轧辊之间的距离也能够影响工件的成型质量。
成型过程中要保证累计轧辊变形量的平衡。
否则，会导致工件变形不均匀和成型质量不匀称。
应用领域轧辊冷弯成型机广泛应用于建筑、电力、化工、桥梁等领域。
具体应用包括：•钢结构加工：用于生产钢结构构件、管道和箱格梁等。
•汽车制造：生产汽车底盘和车身结构。
•航空航天：用于生产航空发动机、客舱壳体和外皮等。
•油气管道：用于生产管道、地下储罐和阀门等。
注意事项在使用轧辊冷弯成型机进行加工时，需要注意以下几点：•工件质量要过硬。
轻薄材料需要在加工前做好加固处理，避免变形和折断。
•轧辊要保证清洁，加工后应及时清洗和保养。
•系统润滑保养。
液压系统和驱动系统的润滑要保持正常，因为它们直接关系到成型工序的顺畅与否。
•安全防护问题。
轧辊冷弯成型机需要有完善的安全防护措施，必须由专业人员进行操作和维护。
总结轧辊冷弯成型机是一种重要的工业设备，广泛应用于各个领域。
在使用时，需要根据加工工件的特点进行合理的轧辊设计和机器配置，以确保成型质量的稳定和一致性。
辊弯成型技术板金属的成型折弯成型（a ）依靠单个模具两步成型（b ）折弯机上的分布成型= 全部直线段长度+ 全部圆弧段长度圆弧段长度指各圆弧的中性线长度wi ziB b b =+∑∑弹性范围永久变形范围理论上弯角成型应力-应变分布最大应变（拉伸）应力层实际外层纤维实际外层纤维中性轴-理论上中性轴-实际上最大的应变（压缩）实际应力分布应力层实际弯角应力-应变分布屈服应变以截面惯性主轴为坐标方位成型无盲角，全部实弯成型；成型对称性好，型材扭转小；成型道次少，轧辊直径小，经济性好。
盲角盲角☐☐1区：接触段；2区：非接触变形段；3区：不变形阶段；4区：弹性回复段。
实际变形不同于理论变形材料实验、屈服极限、抗拉极限和延伸率通过绘制应力-应变图可以清楚地知道屈服极限、抗拉强度的大小试验过程中的应力应变图无载荷颈缩开始前后断裂无载荷应变应力最大载荷断裂永久的弹性的L 1应力下的总变形（应变）应力材料3#材料2#材料1#应变不同材料的应力应变图1#为低强度高延伸率的材料2#为高强度低延伸率的材料3#为强度更高延伸率更低的材料由应力-应变估计成型性—应变示意图表明，材料的屈服极限和抗拉极限相差越大，材料的延伸率越高，金属的成形性越好。
能和轧制方向上的性能不同。
抗拉强度拉伸由于轧制方向不同金属的力学性能可能发生变化轧制方向轧制方向由（a）和（b）可以看出，带材后续成型时，弯曲方向的选择需要考虑原始的轧制方向；（c）为弯曲线与轧制方向平行时产品的缺陷。
屈服点冷压下量铍铜1010碳钢1350 铝不同金属典型的冷作硬化率应力冷作硬化屈服点110.000psi 抗拉强度120.000psi 伸长率1%相同钢的退火屈服点27.000psi 抗拉强度36.000psi 伸长率1%相同材料冷作硬化和退火后应力-应变图应力应变冷作硬化屈服点110.000psi抗拉强度120.000psi 伸长率1%相同钢的退火屈服点27.000psi 抗拉强度36.000psi 伸长率1%上述数学估算的根据是成型边以光滑的螺旋线运动，考虑了腿高、道次数、道次间距对成型过程应变的影响。
【最新整理，下载后即可编辑】冷弯型钢生产培训讲义2005年11月20日一、高频直缝焊管和冷弯型钢生产基本知识1 .高频直缝焊管分类1.1按钢管外径分毛细管 Φ10mm 以下小直径管Φ10.3m m ( 1” ) ~ Φ102m m (3 1” )8 2Φ114m ( 4”） ~ Φ508m ( 20”)冷弯型钢生产培训讲义m m 中直径管大直径管Φ508（20”）以上。
1.2按管径与壁厚分见表1表1 管径与壁厚1.3按用途分见表2表2 按用途分攀钢集团眉山冷弯型钢有限责任公司培训讲义2 .冷弯型钢分类2．1我国冷弯型钢产品一般按断面形状分开口断面型钢 闭口断面型钢⑴ 开口断面型钢开口断面型钢是最简单的，易于制造，如槽钢（汽车大梁）、帽型钢、端墙横带等。
C70铁道货车耐大气腐蚀冷弯型钢中的侧柱（帽型钢）、端墙横带、下侧梁等都是开口断面型钢。
⑵ 闭口断面型钢 大型冷弯型钢闭口断面型钢亦称空心型钢，如方、矩型等， 中型冷弯型钢铁道货车冷弯型钢中的C64、C62、C70的上侧 小型冷弯型钢梁，都属于闭口冷弯型钢。
宽幅冷弯型钢B ．按尺寸规格分类⑴ 大型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度4~16mm 宽度300~1200mm⑵ 中型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度2~5 mm 宽度100~450mm⑶ 小型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度0.5~3mm 宽度30~200mm⑷ 宽幅冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度0.3~6mm 宽度700~1600mm3、轧制变形基本原理⑴ 钢的塑性钢的塑性：在外力作用下，钢在体积不变的情况下，稳定地改变其形状而不破坏的能力叫做钢的塑性。
冷弯型钢冷弯型钢按尺寸规格分类冷弯型钢生产培训讲义塑性和柔软性混为一谈，因为柔软表示金属对变形力的抵抗能力，即变形抗力的大小。
例如：铅同时具有良好的塑性及柔软性，又例如奥氏体不锈钢在冷状态下不能经受很大的变形而不破裂，说明它的塑性很好。
但这种钢的变形抗力很大，所以它并不柔软。
冷弯成型知识1、冷弯型钢的变形特点——金属在冷态下弯曲变形，变形前后板带的厚度不变；成型后各部中性线的展开长度等于原板带宽度；成过程中不可避免的伴随着弹性变形；弯曲的各部分存在着加工硬化现象2、弯曲变形条件轧件弯曲变形时，其截面存在着中性线，中性线以上和以下部分，分别存在着压应力和拉应力。
离中性线越远，应力值越大，当其超过金属的σb值时，则该处产生更断裂。
由此可见，冷弯变形的必要条件——使弯曲截面上的最大正应力σmax满足条件：σs ≤σmax ≤σbσmax的大小取决于轧件的厚度、单道次弯曲成度。
弯曲时曲率半径越小，则弯曲程度越大；轧件越厚，在曲率半径相同的情况下，轧件上下边部产生的弯曲正应力愈大因此，为易于冷弯，应使σs降低，如采用σs较低的钢种，或冷弯成型前进行退火。
为防止弯曲时产生裂纹，必须控制各道次轧件的弯曲程度使σmax ≤σb3、中性线的求法中性线的位置取决于弯曲半径的大小和坯料厚度（如图5-8）若弯曲时轧件内侧边曲率半径为r 坯料厚度为h 则中性线曲率半径为ρ= R + xh x——经验系数（可查表）中性线曲率半径求出后，即可求出中性线长度。
L= L1 + L3 + Lρ复杂断面时可按分段叠加法计算4、孔型设计（略）5、变形区长度变形区长度——连续式辊式成型机从第一架水平辊中心至机组末架水平辊中心线的距离称为变形区长度确定变形区长度的原则——保证带钢边缘在成型过程中不产生塑性变形，以防止边缘鼓包、波浪等缺陷的产生由此确定最小变形区长度对于简单形状角钢，成型时保持带钢边缘不产生塑性变形的临界升起角α约为1°—1°25｀由此可得变形区长度为因此，原则上说，弯曲角度越大，加工所需的变形区长度越大（弯曲道次越多，机架数越多），6、成型速度辊式成型机组的成型速度为0.5—250 m/min常用25--30 m/min。
第三课高压辊磨机高压辊磨机（也称辊压机）是十九世纪八十年代，由德国科学家研制开发的一种先进的磨碎设备。
并很快推广应用到美国、德国、俄罗斯、巴西、智利、毛里塔尼亚、印度等工业先进国家。
我们国家在十九世纪未，才由德国KHD洪堡公司引进辊压机的制造生产技术。
并首先成功的应用在水泥熟料的细碎生产中，收到了显著的效果，并得到了广泛的推广应用。
高压辊磨机是利用三维挤压力的作用下，使粒群层压破碎的原理而设计的。
挤压力的形成是通过两个直径相等、转速相同且相向旋转的辊子压力以及垂直於两个辊缝的物料自重压力而构成的。
其中一个辊子为定辊，另一个为可以前后水平小幅度移动的动辊，压力通过高压油缸加在动辊两端的轴承座上。
高压辊磨机工作时，两个辊子之间畄有一定缝隙，以便使垂直於辊缝的物料靠自重的压力挤满粉碎腔，这时物料在两个相向旋转的辊子作用下，除了受到与辊面接触的辊面直接压力外，又受到自上而下的物料自重压力，而充满粉碎腔的物料颗粒之间，也同时受到了来自四周的相互挤压的力.从而导致充满粉料腔的物料在辊缝逐渐减小的情况下被压实，当压力峰值超过颗粒的强度极限时遭到粉碎。
因此，粉碎产品的粒度分布较宽，其中含有很多较细颗粒。
而没有遭到粉碎的很多颗粒内部也产生许多微裂纹或宏观裂纹。
高压辊磨机的优点：工作时与一般同类设备相比单位能耗低。
从高压辊磨机的工作机理可知，由于是粒群间的层压破碎，使充满粉料腔的物料颗粒接触点多，作用力大，产生粒群粉碎。
因此，使破碎能耗比其它常规单颗粒粉碎设备效率高，能耗低。
据资料介绍，多数矿石的单位粉碎能耗为0.8-3kwh/t，如果同后续设备共同装机时，其磨碎能耗可节约40%。
能处理水分含量较高的物料。
如磨碎铁矿石制备球团给料时，其水分可高达10%；磨碎铁矿石或贵金属矿石时，水分可允许6.5%。
提高后续作业产品的回收率、可磨性和产品品位。
经高压辊磨机加工的物料，颗粒内部存在许多微观或宏观裂纹，而沒有产生裂纹的颗粒内部由于变形也存在较大的内应力。
冷弯型钢作为一种经济断面型材，一直以优化截面形状而不是单纯靠增加材料用量和改善材料性能来节约资源，这使得其拥有广阔的应用领域，已被广泛应用于汽车、航空、建筑等行业。
冷弯成形是一个经历大位移、有限应变的过程，其中涉及到与轧辊之间的接触摩擦问题，同时也是一个包含着几何非线性、材料非线性和边界非线性在内复杂的高度非线性问题。
冷弯型钢变形过程是一个横向弯曲、横向扭转、纵向拉伸等弹性、弹塑性、塑性变形的耦合过程，因此对板料成形过程进行模拟分析十分困难。
采用有限应变弹塑性有限元分析，能够有效地模拟此过程，为实际生产提供一定的理论指导。
图1 冷弯成形件本文是以荣威550轿车防撞梁（图1）为例，采用大型有限元软件Marc 对其辊压成形过程进行了模拟，并研究了型材在线三辊弯曲过程。
分析了成形过程中应力场和应变场，并得到了几个关键节点的应力和应变演变曲线，分析了成形过渡区变形过程，研究了牌坊间距对成形过程的影响。
研究了三辊弯曲中回弹现象，推导了三辊弯曲回弹计算公式，并获得了工艺试验验证，模拟结果对实际生产有一定的参考价值。
冷弯成形有限元模拟考虑到Marc软件的特点，在模拟时采用多工步作业的方式进行计算，将整个工件的成形过程分成三步来实现，其中辊压成形将分成两步来进行，首先是第1～8道次，实现两个弯角的成形，其次是9～16道次，主要是对第三个弯角的成形，最后一步是型材在线辊弯成形模型，完成型材的辊圆成形。
有限元模型如图2所示。
图2 有限元模型模拟结果分析特殊节点应力、应变历程曲线分析如图3、4所示，分别为弯角处在整个变形过程中的应力和应变历程曲线。
由图可知，在每一道次变形中，弯角处等效应力先增大，再减小，然后出现一些波动后趋于稳定状态，从这一点来看，板料每通过一组轧辊就会发生一次加载和卸载，因此冷弯成形也是一个多次加载、卸载的过程。
等效应力突然减小是由于弯角部位的节点和轧辊脱离接触，节点离开辊缝后，其变形不再受轧辊的约束而发生弹性回复使应力和应变值减小，随着节点离辊缝的距离越来越远，弹性回复也越来越弱，等效应力趋于稳定。
