在線軋制工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

■ 虞 威

軋制成形工藝是將等截面鋼帶在電機(jī)的牽引下等速通過一組多道次輥輪進(jìn)行型材成形的過程。通過在輥輪成形末端增加一組輥彎模具，可直接完成形材輥彎成形，通過調(diào)節(jié)輥彎模具來實(shí)現(xiàn)符合檢具的弧度。在輥彎模具后端增加切斷機(jī)，通過切斷模具與設(shè)定輸出長度，可得到預(yù)定弧長的零件。

按照軋制件原有的工藝是先通過輥輪軋制出零件形狀、切斷成半成品，再經(jīng)過多道次的后道沖壓來得到最終的產(chǎn)品。在此背景下，在線軋制成形是在型材與軋機(jī)之間增加自動(dòng)化沖切專機(jī)來實(shí)現(xiàn)預(yù)沖孔工序，通過伺服電機(jī)與光電感應(yīng)來控制沖壓頻次與送料速度，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)沖孔成形與切定長的效果。

1.在線軋制工作原理與工藝優(yōu)勢

在線軋制線由一組送料機(jī)、預(yù)沖壓機(jī)、輥軋機(jī)組、輥彎機(jī)組、切斷機(jī)、承物臺(tái)組成。卷料放置送料機(jī)上，在送料機(jī)的牽引下通過預(yù)沖壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)預(yù)沖孔、倒角倒圓、鋼印等；輥軋機(jī)組通過8～24道輥輪軋制成預(yù)定截面；再通過輥彎機(jī)組實(shí)現(xiàn)零件的輥彎成形，達(dá)到預(yù)定弧度；設(shè)定切斷長度，通過切斷機(jī)得到設(shè)定弧長；零件滾落至承料臺(tái)，得到成品或半成品零件。軋制機(jī)組構(gòu)成如圖1所示。

軋制預(yù)沖自動(dòng)化沖切工藝除高效、自動(dòng)化等特點(diǎn)外，對(duì)于一些形狀復(fù)雜、模具沖壓困難的工序也能夠起到優(yōu)良的效果。同時(shí)，避免了多道次沖壓定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換引起的公差累計(jì)，主要有如下優(yōu)勢：①軋制預(yù)沖能設(shè)計(jì)一些模具沖壓難以達(dá)到的形狀，省去后道模具沖壓工序，降低了勞動(dòng)力成本，提高了生產(chǎn)效率。②便于生產(chǎn)管理及5S管理。③軋制預(yù)沖避免了累計(jì)公差的產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。④軋制預(yù)沖能節(jié)省切斷廢料，降低成本。⑤軋制預(yù)沖工藝模具及裝夾工位器具采用了快換式形式，可實(shí)現(xiàn)工裝快速切換使用。

圖1 軋制機(jī)組構(gòu)成

圖2

2.在線軋制工藝零件開發(fā)實(shí)例

（1）在線軋制工藝與傳統(tǒng)工藝對(duì)比 以近期開發(fā)零件（代號(hào)9B）項(xiàng)目為例，9B 項(xiàng)目為兩對(duì)輥軋帶側(cè)沖孔導(dǎo)軌，零件為凹形導(dǎo)軌，兩側(cè)壁及地面均有沖孔要求（見圖2）。按原有工藝需通過：OP10輥軋成形+OP20倒圓角+OP30切定長+OP40沖底孔（定位孔）+O50沖內(nèi)側(cè)孔+OP60沖外弧面孔等6道工序來實(shí)現(xiàn)。成形工序復(fù)雜、定位基準(zhǔn)需頻繁轉(zhuǎn)換，容易出現(xiàn)漏工序、定位不準(zhǔn)等不良現(xiàn)象。考慮到以上因素，公司內(nèi)部商定后決定啟用新產(chǎn)品工藝：在線軋制成形工藝。最初設(shè)定方案為所有產(chǎn)品孔在線預(yù)沖成形。

（2）在線軋制工藝的試制與應(yīng)用 第一輪調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，所有預(yù)沖孔均有不同程度變化。其中，內(nèi)圓弧面孔出現(xiàn)型面起皺，孔徑變小等現(xiàn)象；外圓弧面方孔、圓孔長度方向出現(xiàn)孔徑拉長、位置跑動(dòng)、高度方向出現(xiàn)孔徑變小等變化；底面孔出現(xiàn)孔徑異形，孔位跑動(dòng)等現(xiàn)象。針對(duì)以上變化，其中內(nèi)弧面孔型面起皺，由于后道工序中無法改善，不得不將內(nèi)弧面沖孔改為后道離線沖孔；外弧面孔方孔根據(jù)所產(chǎn)生的變化量，沖頭長度方向進(jìn)行縮短，高度方向做成外圓弧形型面；底面孔進(jìn)行孔位調(diào)節(jié)及孔徑大小調(diào)整。

在進(jìn)行第二輪調(diào)試中，根據(jù)第一輪出樣發(fā)生的問題點(diǎn)，進(jìn)行同步跟蹤。其中內(nèi)弧面由于預(yù)沖孔的取消，未發(fā)現(xiàn)起皺現(xiàn)象；外圓弧面方孔孔位有明顯改善、局部孔徑仍舊超差，圓孔由于離邊線過近出現(xiàn)凹陷變形。底部圓孔仍舊有孔位跑動(dòng)的現(xiàn)象。

在接下來的第三、四輪調(diào)試中重點(diǎn)調(diào)整孔徑及孔位的變化，側(cè)邊圓孔改為離線沖孔。在尺寸穩(wěn)定后，第五輪進(jìn)行小批量試制，零件尺寸基本與第四輪尺寸一致，說明設(shè)備、工裝對(duì)產(chǎn)品尺寸的影響基本可以排除，可以穩(wěn)定生產(chǎn)。

（3）工藝方案鎖定及后續(xù)車型開發(fā) 通過以上五輪調(diào)試，最終產(chǎn)品工藝更正為：OP10在線預(yù)沖軋制+OP20沖內(nèi)孔+OP30沖外圓孔及腰孔。產(chǎn)品工序從原有的6道縮減為3道工序，設(shè)備及人員占用明顯減少。定位基準(zhǔn)方面，由于定位孔底孔為在線預(yù)沖，后道沖孔過程中統(tǒng)一以底孔定位，不涉及定位孔頻繁轉(zhuǎn)換，可保證定位基準(zhǔn)一致性。

在隨后一個(gè)車型類似產(chǎn)品的開發(fā)中（代號(hào)9C），內(nèi)弧面預(yù)沖孔及外弧面圓孔直接改為后道沖孔，調(diào)試的重點(diǎn)改為尺寸的優(yōu)化。模具上所有孔沖頭凹模改為快換鑲塊，有利于孔尺寸及孔位的快速調(diào)整。在進(jìn)行到第三輪調(diào)試時(shí)產(chǎn)品尺寸已經(jīng)鎖定。較9C開發(fā)減少了兩輪調(diào)試。

在9B、9C調(diào)試后，類似產(chǎn)品的工藝基本可以鎖定，并且積累了一定的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)：①內(nèi)圓弧面孔改為后沖。②外圓弧面孔若離搭邊太近（一般為5倍料厚）可直接調(diào)整為后沖孔。③沖頭、凹模改為鑲塊，實(shí)現(xiàn)孔徑孔位快速調(diào)整與替換。

3.結(jié)語

當(dāng)然就此類產(chǎn)品而言，目前的生產(chǎn)工藝還無法做到100%在線生產(chǎn)，部分工藝仍需通過離線沖壓來實(shí)現(xiàn)。但通過這兩個(gè)車型的開發(fā)為后續(xù)在線軋制件的開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)，可以減少試制材料的浪費(fèi)及縮短開發(fā)周期。相信隨著設(shè)備的更新及工藝的改善，完全在線預(yù)沖軋制生產(chǎn)終將會(huì)實(shí)現(xiàn)。