CN1042101A - 自行车不等壁管生产工艺 - Google Patents
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一种自行车不等壁管生产工艺，采用(1)钢带开卷纵剪成条料—(2)条料软化退火—(3)酸洗—(4)清洗—(5)条料轧制—(6)高频制管—(7)支管切断—(8)支管分切—流入自行车生产线的生产工艺，其工序(5)是采用四辊冷轧机将条料一次轧制成所设计不等壁厚的条料。本发明解决了符合“等强度梁”原理的自行车不等壁管加工问题，用按本发明制造的不等壁管所生产的自行车，其车体重量轻，省料幅度大。
Description
本发明涉及自行车不等壁管生产工艺，特别适合于自行车车架和前叉所用不等壁管的加工。
目前，国内生产的自行车的车架和前叉所用的管件，无论其横截面形状为圆形或者异形，其纵向壁厚大都是等厚的，也就是说不是按管件实际受力的大小而改变管壁厚度的，就自行车车架用管而言是一种等截面梁。这种车耗钢材多，车体重，不经济。而解决这一问题的途径，目前的潮流是采用不等壁管，保证自行车管件中，应力大的地方管壁厚，应力小的地方管壁薄，符合“等强度梁”原理。但对于这种管件的加工，目前在国内依然是个难题。
《自行车科技》杂志1982年第2期和1984年第四期上刊登的沈阳自行车厂王典鑫的“对等壁管和不等壁管自行车车体的静应力和静变形的研究”一文和朱松林的“对车架双向不等壁管加工工艺探讨”一文，它们虽然都对用于生产自行车的不等壁管件的生产工艺有过探讨，但前者主要是针对自行车各管件的受力状况来分析采用不等壁管的优点，它对于不等壁管的加工工艺几乎没有涉及。而后者所探讨的虽是双向不等壁管的加工工艺，但由于它采用的是拔制工艺，所生产出的不等壁管仍不能满足自行车管件弯矩的变化，不符合等强度梁。
国外虽然也有不等壁管自行车，如雷诺公司的531和571不等壁管，可伦巴斯公司生产的专用于自行车的不等壁管。但他们对于生产技术、工艺则是绝对保密的。
本发明的目的就是为了解决自行车不等壁管加工问题，提出一种新的自行车不等管生产工艺，使生产出的自行车不等壁管符合“等强度梁”原理，保证不等壁管自行车各不等壁管件中，应力小的地方管壁薄，应.力大的地方管壁厚，符合安全经济的设计原则。
本发明采用如下工艺路线：（1）钢带开卷纵剪成条料-（2）条料软化退火-（3）酸洗-（4）清洗-（5）条料轧制-（6）高频制管-（7）支管切断-（8）支管分切-流入自行车生产线。
其中，工序（1）-（4）和工序（6）基本上同普通自行车管件的生产工艺相同。
在工序（5）中，条料轧制是采用四辊冷轧机将条料一次轧制成所设计不等壁厚的条料，在四辊冷轧机工作辊2上开有比条料宽度宽的并与工作辊2外圆不同心的偏心圆弧槽。该偏心圆弧槽的圆弧是按设计人员对不等壁管自行车的不等壁管件壁厚变化的设计形式而设计制造的，它有三种设计方案，适用于不同的范围。
方案1.取工作辊2的直径φ2＝ (e+QS-TV+β)/(π) 。其中，e为设计人员所设计不等壁自行车中某一管件毛料的实际长度，QS为设计人员按等强度梁原则设计的不等壁管自行车中某一管件一端管壁壁厚变化范围的长度，TV为设计人员按等强度梁原则设计的不管壁管自行车中某一管件另一端管壁壁厚变化范围的长度，QS＞TV，β为切断余量，以下均为同一解释。在工作辊2某一横截面圆圆周上任取一点J，通过J点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1（t2为设计人员所设计不等壁管最厚处的厚度，t1为设计人员所设计不等壁管最薄处的厚度，以下均为同一解释），另外再在J点两边的圆周上各取一点E、F，使 
＝ ＝QS+β/2，则由J1EF三点所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
按此方法设计的工作辊2所轧制出的不等壁厚条料，在工序（6）中，先把条料从头部第一个最厚点处剪断，每卷条料之间焊接的接头处在每卷条料的最厚点处，其余料要剪掉，然后将该条料喂入高频制管轧机中轧制。在工序（7）中，将经高频制管后的支管切断，支管切断长度为n（e+QS-TV）+（n-1）β，（n为正整数，以下均为同一解释）。在工序（8）中，先将以上支管分切成n根长度为e+QS-TV的管件，然后再将每根管件的一端长度为QS-TV的余料切除，剩下的即为所需不等壁厚管件。用该方法生产的不等壁厚管件，它不但符合等强度梁原理，也是精度较高的等强度梁。
方案2.取工作辊2的直径φ2＝ (e+β)/(π) ，在工作辊2某一横截面圆圆周上任取一点J，在通过J点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1，另外再在J点两边的圆周上各取一点E、F，使 ＝QS+β/2， ＝TV+β/2，则由J1EF三点所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
按此方法设计的工作辊2所轧制出的不等壁厚条料，在工序（6）中，先把条料从头部第一个最厚点处一侧 1/2 （QS-TV）长度处剪断，每卷条料之间焊接的接头处在每卷条料最厚点处与上述同一侧的 1/2 （QS-TV）长度处，其余料要剪掉，然后将该条料喂入高频制管轧机中轧制。在工序（7）中，将经高频制管后的支管切断，支管切断长度为ne+（n-1）β。在工序（8）中，将以上支管分切成n根长度为e的管件，该管件即为所需不等壁厚的管件。用该方法生产的不等壁厚管件，它虽然符合等强度梁原理，却没有用方案1.生产的不等壁厚管件精度高，重量轻，但节约钢材幅度大。
方案3 取工作辊2的直径φ2＝ (2（e+β）)/(π) ，在工作辊2某一横截面圆周上任取一点J，通过J点作圆心线交外圆于M点，在通过JM点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1，则以J1M长度为直径所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
按此方法设计的工作辊2所轧制出的不等壁厚条料，在工序（6）中，先把该条料从头部第一个最厚点处剪断，每卷条料之间焊接的接头处在每卷条料最厚点处，其余料要剪掉，然后将条料喂入高频制管机中轧制。在工序（7）中，将经高频制管后的支管切断，支管切断长度为2ne+（2n-1）β，在工序（8）中，先将以上长度的支管分切成n根长度为2e+β的管件，再将该管件从中间切断，分为长度相等的两根管件。该管件即为设计人员所设计不等壁管自行车中前叉不等壁管坯，该管坯随后进入轧锥管工序。该方法适合于不等壁管自行车前叉的生产，它符合等强度梁原理，生产出的前叉是精度很高的等强度梁。
综上所述，本发明解决了符合“等强度梁”原理的自行车不等壁管加工问题。按本发明所述的方案1.制造的不等壁管件，是精确的等强度梁，用此管件所生产的自行车，在满足强度要求的情况下，其车体重量轻，节省材料。按方案。2.制造的不等壁管件，是近似的等强度梁，所生产的不等壁管自行车，比按方案1.生产的自行车节省材料的幅度大，制造也简单。按方案3制造的不等壁管件，适合于自行车前叉轧锥管前管坯的生产。因此，可根据不同要求的自行车，来选择按方案1.还是按方案2.生产不等壁管件。
以下结合附图详细说明本发明。
图1是按等强度梁原理设计的不等壁管自行车车架
图2是四辊冷轧机的轧辊布置图
图3是工作辊轧制条料的状态图
图4是按方案1.设计的工作辊2的截面图
图5是按方案2.设计的工作辊2的截面图
图6是按方案3设计的工作辊2的截面图
本发明的工艺路线如下，（1）钢带开卷纵剪成条料-（2）条料软化退火-（3）酸洗-（4）清洗-（5）条料轧制-（6）高频制管-（7）支管切断-（8）支管分切-流入自行车生产线。
其中，工序（1）是将卷成盘状的钢带开卷，并纵剪成宽度B+10＝π（D-0·2-t1+ΔD）+ζ+2的条料。式中，D为予制钢管的直径。ΔD为制管过程中的定径余量（按表1取值），ζ为制管过程中的焊接余量（按表2取值）。
表1
| D | ≤33.5 | 33.5～48 |
| △D | 0.6 | 0.7 |
表2ζ＝kt1
| t1 | ＜2 | 2～3 |
| K | 0.9～1 | 0.8～0.9 |
工序（2）是将纵剪后的条料进行软化退火，退火后的条料硬度应符合轧制变形率的要求。
工序（3）：对退火后的条料进行酸洗，目的是将条料表面清除干净。
工序（4）包括冲洗、中和、刷洗，目的是将条料表面的酸液和杂质消除掉。
工序（5）：将清洗干净的条料送入四辊冷轧机中，一次轧制成所设计不等壁厚的条料。在四辊冷轧机上有四根轧辊，其布置方式见图2，其中，辊1和辊4是支承辊，辊2和辊3是工作辊，φ1＝φ4，φ2＝φ3，在工作辊2的中部开有一个比所轧条料宽度宽20～30mm的偏心圆弧槽，该圆弧槽是在磨床上磨削加工的。在条料的轧制过程中，轧辊的调试平行度要高一些，尽量使轧制后条料的镰刀弯控制在2mm以内，工作辊2和工作辊3之间的间隙要调整到t1的宽度。条料冷轧后其硬度明显增加，当条料的硬度HRB＞82时，需对条料再次进行退火处理，然后进行高频制管，当条料的硬度HRB≤82时，可不必对条料进行退火处理，直接进入高频制管工序。
工序（6）：将经轧制后的条料，送入高频制管机中进行制管。在高频制管机前边安装有切边刀具，先对轧制后的条料进行切边，条料切边后的宽度B+10＝π（D-0·2-t1+ΔD）+ζ，然后再对切边后的条料进行高频制管。
从高频制管焊接角度来看，管件的焊接是以塑性状态最好，但塑性焊接的温度范围较窄（约1250～1380℃），并不好控制，所以一般操作人员都采用较高的温度，使管坯的两边缘熔化，这时焊口处有火花喷射。就本发明的不等壁管焊接来说，当见到某处喷射火花时（是管壁薄的部位），正是管壁厚的部位在焊接较为恰当的温度范围内，即呈现出塑性状态（指低碳钢），在这种情况下焊接，便可保证不等壁管的焊接质量。
工序（7）：在高频制管机上对支管进行切断，其支管长度应控制在5m以内，切断长度的测量，应以支管端部为基准，这样才能保证方案1.和方案3中的切断点在支管管壁最厚点处，保证方案2.中的切断点在支管管壁最厚处一侧的 1/2 （QS-TV）长度处。支管切断后将其捆扎，标明该管的用途。
工序（8）：在无齿锯上对各支管进行分切，分切之后的管件作方向标记。
Claims (8)
1、一种自行车不等壁管生产工艺。采用如下工艺路线：(1)钢带开卷纵剪成条料--(2)条料软化退火--(3)酸洗--(4)清洗--(5)条料轧制--(6)高频制管--(7)支管切断--(8)支管分切--流入自行车生产线，其特征在于：工序(5)条料轧制采用四辊冷轧机将条料一次轧制成所设计不等壁厚的条料，在四辊冷轧机工作辊2上开有比条料宽度宽的并与工作辊2外圆不同心的偏心圆弧槽。
2、按照权利要求1所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：工序（5）中的四辊冷轧机中的工作辊2的直径φ2＝ (e+QS-TV+β)/(π) 在工作辊2上所开偏心圆弧槽的圆弧按如下方法获得，在工作辊2上的某一横截面圆圆周上任取一点J，在通过J点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1另外再在J点两边的圆周上各取一点E，F，使 
＝ ＝QS+β/2，则由J1EF三点所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
3、按照权利要求1所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：工序（5）中的四辊冷轧机中的工作辊2的直径φ2＝ (e+β)/(π) ，工作辊2上所开偏心圆弧槽的圆弧按如下方法获得，在工作辊2上的某一横截面圆圆周上任取一点J，在通过J点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1，另外再在J点两边的圆周上各取一点E、F，使 
＝QS+β/2， 
＝TV+β/2，则由J1EF三点所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
4、按照权利要求1所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：工序（5）中的四辊冷轧机中的工作辊2的直径φ2＝ (2（e+β）)/(π) ，在工作辊2上所开偏心圆弧槽的圆弧按如下方法获得，在工作辊2上的某一横截面圆圆周上任取一点J，通过J点作圆心线交外圆于M点，在通过J、M点的圆心线上取一点J1，使JJ1＝t2-t1，则以J1M长度为直径所组成的圆弧，即为所开偏心圆弧槽的圆弧。
5、按照权利要求1或2所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：在工序（6）中，先把条料从头部第一个最厚点处剪断，每卷条料之间焊接的接头处在每卷条料的最厚点处，其余料要剪掉，然后将条料喂入高频制管轧机中轧制，在工序（7）中，支管切断长度为n（e+QS-TV）+（n-1）β，在工序（8）中，先将以上支管分切成n根长度为e+QS-TV的管件，然后再将每根管件一端长度为QS-TV的余料切除。
6、按照权利要求1或3所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：在工序（6）中，先把条料从头部第一个最厚点处一侧 1/2 （QS-TV）长度处剪断，每卷条料之间焊接的接头处，在每卷条料最厚点处与上述同一侧的 1/2 （QS-TV）长度处，其余料要剪掉，然后将条料喂入高频制管轧机中轧制，在工序（7）中，支管切断的切断长度为ne+（n-1）β，在工序（8）中，将以上支管分切成n根长度为e的管件。
7、按照权利要求1或4所述的自行车不等壁管生产工艺，其特征在于：在工序（6）中，先将条料从头部第一个最厚点处剪断，每卷条料之间焊接的接头处，在每卷条料最厚点处，其余料要剪掉，然后将条料喂入高频制管机中轧制。在工序（7）中，支管切断的切断长度为2ne+（2n-1）β，在工序（8）中，先将以上长度的支管分切成n根长度为2e+β的管件，再将管件从中间切断，分为长度相等的两根管件。
以上各权利要求中，e为所设计不等壁管自行车中某一管件毛料的实际长度，QS为按等强度梁原则设计的不等壁管自行车中某一管件一端管壁壁厚变化范围的长度，TV为按等强度梁原则设计的不等壁管自行车某一管件另一端管壁壁厚变化范围的长度，其中，QS＞TV，t2为设计人员所设计不等壁管最厚处的厚度，t1为设计人员所设计不等壁管最薄处的厚度，n为正整数，β为切断余量。
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1988
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