CN102151728B - 客车车体弯梁冷弯成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种客车车体弯梁冷弯成型工艺，通过对模具的改进，以及对弯曲和拉伸的控制，可以实现一步弯曲成型。采用本发明的弯曲成型工艺，制备得到的客车车体弯梁性能优异，表面无褶皱、弯梁强度高，无焊接失效的潜在风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种型材的冷弯加工成型工艺，更具体的说，本发明涉及一种客车车体弯梁冷弯成型工艺。
背景技术
车体弯梁是客车车顶钢结构组成中的重要部件，它的尺寸和形状直接影响到客车车顶的组装性能和外形美观。弯梁的外形特点是带有圆弧的帽型梁，在轧制过程中，材料的回弹易引起圆弧尺寸较难控制，梁的圆弧又会引起裙边部分不平、上翘，材料流动和成型特性比较复杂。长期以来所述客车弯梁通常是采用热轧或者焊接的工艺进行制造。采用焊接成型，由于潜在的焊接失效和焊接处结合强度低的原因，导致存在断裂失效的风险，从而对乘客的生命财产构成一定的威胁。通过热轧工艺，虽然能够做到一次加工成型，但是热轧工艺存在如下问题：
1、热轧工艺所限，使单位面积耗材料量大。
2、热轧过程中所需的生产设备庞大，品种规格很少，且每次定货必须要达到一定数量才能生产，生产周期长。
3、热轧是将金属或合金坯经过高温加热，然后轧制而成，因此能耗高，工艺复杂，在当今能源紧张的情况下，劣势更明显。
4、由于能耗高，加工工艺复杂，因此生产成本高，价格高。
冷弯成型是一种先进、高效的板金属成型工艺技术，从20世纪90年代开始在我国开始得到广泛的应用。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冷弯，以制成特定断面的型材。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金属型材产品，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。
近些年来，冷弯型材产品在诸多领域都得到了广泛的应用。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。冷弯型材单位质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，因此冷弯型材替代热轧型材可以取得节约金属材料又节省能源的双重效果。
本发明的发明人发现采用现有技术中的型模压制的客车弯梁不符合图纸要求，造成车顶组装过程中尺寸控制困难和车顶平整度欠佳，拉伸效率低，并且容易对型材造成损害。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种客车车体弯梁冷弯成型工艺，采用本发明的工艺能够实现客车车体弯梁的一次加工成型，制备得到的客车车体弯梁性能优异，表面无褶皱、弯梁强度高，无焊接失效的潜在风险。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种客车车体弯梁冷弯成型工艺，其特征在于所述的冷弯成型工艺包括以下步骤：
(1)首先，将专用模具固定在拉弯机上，所述的专用模具包括直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模；直线段模具主体通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模、右切向圆弧模紧固连接；
(2)接着，型材的两个自由端通过夹具固定，初始状态下，型材与专用模具之间具有一定的距离，预先根据所加工的型材的材料设定顶压力和拉伸力，确保能够达到与材料相适应的弯曲效果与延伸效果；
(3)然后将型材的中间部分压入模具，在型材的外侧给予型材一定的顶压力使型材的中间段与直线段模具主体充分接触，接着两边的夹具同时分别绕左切向圆弧模和右切向圆弧模旋转并拉伸型材，并且通过多个道次完成弯曲过程；在此过程中，每旋转到一定的位置，弯梁的外侧给予一定的顶压力，使其充分入模，并且经过每个道次的弯曲后对所述的型材给予一定的拉伸，直到弯梁达到所需的弧度后，旋转拉伸过程结束；
(4)旋转结束后再给予一定的定型拉伸，使其充分屈服，将弯梁拆下，回弹剪切余量后即可得到所需要的成型弯梁。
其中，所述的直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模表面具有内凹的工作面，所述内凹的工作面在工作时与冷弯型材紧密接触，用于实现型材的冷弯加工。
其中，所述的专用模具的切向圆弧模在设计的时候，因为客车车体弯梁金属成型冷弯后有回弹，所以模具的切向圆弧模半径R比客车车体实际的弯梁半径要小；依据客车车体弯梁的金属材料的不同，设计的模具半径与客车车体实际的弯梁半径的半径比在90％-98％之间。
其中，型材冷弯和拉伸后有回弹，直线段模具主体的长度比实际弯梁的中间直线段尺寸要小，一般在5-50mm以内。
其中，直线段模具主体的工作表面并非为水平面，而是一弧形表面，该弧面与水平面的夹角为0.52-0.59度。
优选的，所述的专用模具的工作面还涂覆有自润滑涂层，所述的自润滑涂层厚度为3-10mm，其具有以下组成：TiC：32-45wt 、TiN：35-58wt％、类金刚石碳：3-5wt％、硼：3-5wt％。所述的自润滑涂层能够改善模具工作面与加工型材的接触，减少二者之间的接触摩擦和磨损，避免了模具表面型材金属的黏附，进一步延长了模具的使用寿命，并提高了冷弯加工型材表面质量。
其中，型材为普通的型钢。
其中，在步骤(3)中，型材两端弯曲的角度为60-90度，通过多个道次完成弯曲过程。每个道次的弯曲量在11.5-13.8度之间，在每个道次的弯曲过程中施加的顶压力压强为38-45MPa之间，经过每个道次的弯曲后，对型材进行拉伸的拉伸量为0.45-0.53％之间。在步骤(4)中，定型拉伸量为1.02-1.16％。采用上述的拉伸和弯曲参数，能够避免在冷弯加工过程中出现非正常的弯曲，材料的型材的开裂失效以及避免型材表面的不平整例如褶皱等。
本发明与现有技术中相比具有以下优点，本发明采用冷弯成型的方法加工客车车体弯梁，避免了因焊接工艺带来的外观以及结合强度等方面的缺陷，避免了在焊接处断裂失效的风险。而且采用本发明的方法制备的客车车体弯梁表面质量良好，无褶皱、不规则变形等缺陷。
附图说明
图1是本发明的客车车体弯梁冷弯成型专用模具的示意图。
图2是本发明的客车车体弯梁冷弯成型的示意图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。发明人在此需要申明的是，以下实施例仅是为了进一步说明本发明的技术方案，不能将其解释为对发明保护范围的限制。
实施例1
例如制备用于客车车体的钢制弯梁，其规格：两端的弯曲段半径为320mm，弧度为60度，中间直线段长度为1800mm，总长度2800mm。
步骤1：将专用模具固定在拉弯机上，所述的专用模具包括直线段模具主体1，其长度为982mm、左切向圆弧模1和右切向圆弧模2，其半径均为312mm；直线段模具主体1通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模2、右切向圆弧模3紧固连接，所述的直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模表面具有内凹的工作面4，工作面表面涂覆有自润滑涂层，并且直线段模具主体的工作表面为弧形表面，该弧面两端与水平面的夹角为0.56度；
步骤2：型材的两个自由端通过夹具固定，型材5与专用模具之间的最短距离为10-15mm，设定顶压力在2-25t之间和拉伸力在20-100t之间；
步骤3：然后将型材的中间部分压入直线段模具主体1，在型材的外侧施加45MPa压强的顶压力使型材的中间段与直线段模具主体充分接触，接着两边的夹具同时分别绕左切向圆弧模和右切向圆弧模旋转并拉伸型材，通过多个道次完成弯曲过程。每个道次的弯曲量在11.5-13.8度之间，施加的顶压力压强为38-45MPa之间使其充分入模，经过每个道次的弯曲后，对型材进行拉伸的拉伸量为0.45-0.53％之间，直到弯梁达到所需的弧度后，旋转拉伸过程结束；
(4)旋转结束后再给予一定的定型拉伸，定型拉伸量为1.02-1.16％，使其充分屈服，将弯梁拆下，回弹剪切余量后即可得到所需要的成型弯梁。
以上所述，仅为本发明的优选的实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种客车车体弯梁冷弯成型工艺，其特征在于所述的冷弯成型工艺包括以下步骤：
(1)首先，将专用模具固定在拉弯机上，所述的专用模具包括直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模；直线段模具主体通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模、右切向圆弧模紧固连接；
(2)接着，型材的两个自由端通过夹具固定，初始状态下，型材与专用模具之间具有一定的距离，预先根据所加工的型材的材料设定顶压力和拉伸力，确保能够达到与材料相适应的弯曲效果与延伸效果；
(3)然后，将型材的中间部分压入模具，在型材的外侧给予型材一定的顶压力使型材的中间段与直线段模具主体充分接触，接着两边的夹具同时分别绕左切向圆弧模和右切向圆弧模旋转并拉伸型材，并且通过多个道次完成弯曲过程；在此过程中，每旋转到一定的位置，弯梁的外侧给予一定的顶压力，使其充分入模，并且经过每个道次的弯曲后对所述的型材给予一定的拉伸，直到弯梁达到所需的弧度后，旋转拉伸过程结束；
(4)旋转结束后再给予一定的定型拉伸，使其充分屈服，将弯梁拆下，回弹剪切余量后即可得到所需要的成型弯梁。
2.权利要求1所述的冷弯成型工艺，其特征在于所述的直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模表面具有内凹的工作面。
3.权利要求2所述的冷弯成型工艺，其特征在于所述的专用模具的工作面还涂覆有自润滑涂层。
4.权利要求1所述的冷弯成型工艺，其特征在于直线段模具主体的工作表面为弧形表面，该弧面与水平面的夹角为0.52-0.59度。
5.权利要求1所述的冷弯成型工艺，其特征在于左切向圆弧模和右切向圆弧模与客车车体实际的弯梁半径的半径比在90％-98％之间。
6.权利要求1所述的冷弯成型工艺，其特征在于型材的弯曲通过多个道次的弯曲形成，每个道次的弯曲量在11.5-13.8度之间，在每个道次的弯曲过程中施加的顶压力压强为38-45MPa之间。
7.权利要求6所述的冷弯成型工艺，其特征在于每个道次的弯曲后对型材进行拉伸，每次的拉伸量0.45-0.53％之间。
8.权利要求1所述的冷弯成型工艺，其特征在于在步骤(4)施加的定型拉伸量为1.02-1.16％。
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