淺談冷彎成型工藝在卡車駕駛室制造中的應用

張春雨 王曉麗 董瀚文 宋成朋

摘 要：冷彎成型技術從二十世紀八九十年代在我國得到廣泛應用，卡車生產中也引入了冷彎成型技術，包括縱梁、車廂瓦楞板等結構件的冷成型技術也得到了很好的發展，近年來隨著車輛輕量化設計、企業對成產成本及效率的需求，駕駛室鈑金件的冷彎成型技術也逐漸開始了應用。

關鍵詞：冷彎成型;車輛輕量化;駕駛室鈑金件

0 引言

冷彎成型（Cold Roll Forming）是一種先進、高效、節材、節能的板金屬成型工藝技術，通過順序配置的多道次成形軋輥，把卷材、帶材等金屬板帶不斷地進行橫向彎曲，以制成特定斷面的型材，在成型過程中只有彎曲變形。除坯料彎曲角局部有輕微減薄外，變形材料的厚度在成型過程中保持不變。這種加工方法特別適合于外形縱長、批量較大的高精度產品的加工。利用這一工藝，不但可以生產出高質量、高強度的產品，而且能夠縮短產品開發的周期、提高生產效率，從而提高企業的市場競爭力。近些年來，冷彎產品作為重要的汽車部件在汽車制造及其他領域得到了廣泛的應用。其產品從普通的結構件到一些為特殊用途而制造的專用型材，類型極其廣泛。并且具有很高的表面光潔度和尺寸精度，所以企業對冷彎成型的發展給予了高度重視。

汽車企業為了降低成本，大力推廣輕量化技術，一般來說汽車重量減小10%，可降低6%～8%的油耗，降低5～6%的排放，在輕量化的背景下，汽車高強鋼冷彎成型技術的應用越來越多。

1 冷彎成型件在卡車駕駛室的應用

國外很早便將冷彎成型技術引入了卡車駕駛室制造中，如SCANIA商用車車身輥壓成形零件重量比例已達12%，其中地板縱梁、頂蓋的橫梁和縱梁等都是冷彎成形零件。冷彎成型工藝也逐漸發展成可以多種工藝集成的綜合性生產工藝，以滿足駕駛室中復雜的結構及強度要求。制件采用冷彎成型工藝后，在成本、質量、效率、少人化等方面取得了很好的效果。

2 卡車駕駛室冷彎成型件

（1）我們對卡車駕駛室縱梁、后縱梁等零件進行了冷彎成型工藝開發，此類零件之前一直作為沖壓件進行生產。需要新投模具，周期長，產品更改升級也伴隨著模具更改等生產準備。

（2）升級為冷彎成型零件后，采用料厚為0.9-1.0mm的DP590高強度鋼板，抗拉強度在590Mpa以上，對產品的加工能力也提出了新的要求。

（3）產品腹面及翼面帶孔，腹面及翼面方向帶有兩個方向的弧度，與駕駛室弧度貼合更好，翼面帶有凸緣形狀，這也要求冷彎成型工藝進行多工藝集成。

3 冷彎成型的柔性加工組合方式

我們利用COPRA-RF模塊進行輥花和軋輥的數字化設計，采用工藝過程的仿真分析技術代替實物試錯，利用仿真模型來模擬生產過程和預測生產結果。冷彎成型工藝發可以通過開卷、較平、預沖孔、彎弧、切割、輥壓成型、校直、焊接、定長切斷等各種成熟工藝組合，配合先進的數控系統完成多種冷彎成型件的生產。

（1）如我們此次開發的卡車駕駛室冷彎成型零件，可以采取冷彎成型-沖孔修邊-伺服彎弧-定尺切斷的工序組合。

（2）作為柔性化工藝集成，可以采取冷彎成型-伺服彎弧-激光切割的方案。

（3）冷彎成型工藝方案是多種多樣的，企業也可以根據自己實際的生產狀況進行合理的優化。這也需要綜合考慮場地、人員、成本、生產節拍等。

4 冷彎成型工藝和傳統沖壓工藝成本對比

冷彎成型和沖壓各有優點，下面主要從以下幾個方面介紹一下：

4.1 費用投入及面積需求

對于文中所述的零件，每種零件沖壓工藝大概需要投入三套模具左右，周期四個月到六個月不等，冷彎成型工藝的一般準備周期在三個月左右。可以明顯縮短準備周期。冷彎成型的生產線占地面積要明顯小于沖壓生產線的占地面積。

4.2 冷彎成型件優點

冷彎成型適用的材料廣泛，適合各種機械性能及不同組織結構的鋼、鋁合金、鎂合金等，特別是超高強鋼。冷彎成型采用多道次漸進彎曲成形，相比沖壓成形，可以獲得更小的彎曲半徑;能成形復雜截面;通過多個道次的變形來進行回彈補償，更容易控制回彈，獲得更高的成形精度;冷彎成型零件有優良的使用性能，制造汽車結構部件時，相同材料和板厚條件下，輥壓成形零件在撞擊變形時吸收的能量比沖壓成形零件高25%，因此能夠減薄板厚，減輕重量約15%。

由于冷彎成型過程中的硬化效應，可明顯提高零件強度。

4.3 材料利用率及強度

輥式連續冷彎成型工藝，成型時前一卷帶材的尾部與后一卷帶材的頭部經對齊對焊，使坯料帶材連續不斷地進入成型機進行成型，材料利用率高。幾乎不產生類似沖壓的落料、切邊工藝廢料。這種成型工藝高效、高產、通用主要優點是：

（1）帶卷成本低、切損少，因而降低了材料總成本，同時可以提高材料利用率。

（2）可以加工形狀復雜的制件。

（3）制件的頭尾部扭曲及張開度減小。

（4）由于操作幾乎是連續的，因而生產率得到提高。

4.4 人員/能耗/環保需求

（1）按正常工序的話，沖壓三序最少需配備六人左右，占用三臺壓機。

（2）本文小型滾壓線正常只需2-3人，能耗及人員需求都遠低于沖壓工藝，有利于企業成本及人員方面的考慮。

（3）輥壓成形生產噪音低，符合環保及相關生產要求。

5 結語

本文簡要介紹了冷彎成型工藝在卡車駕駛室生產中的一些應用及相關的一些柔性的工藝集成方式以及希望能對同行業提供一些可借鑒思路。

參考文獻：

[1]小奈弘，劉繼英.冷彎成型技術[C].化學工業出版社.

[2]喬治哈姆斯，劉繼英，艾正青等.冷彎成型技術手冊[M].化學工業出版社.

作者簡介：張春雨（1985-），男，吉林長春人，本科，工程師，研究方向：冷沖壓、冷彎成型、鈑金折彎。