车门框辊压成型工艺.doc

摘要：以X110型车门为例, 分析零件工艺性, 介绍滚压成形工艺过程, 强调在模具设计和制作中应注意的问题。设计由滚压、校正、滚焊和自动断料等工艺流程组成的滚压线, 可作为类似滚压工艺参考。
1 ]  S2 j) r5 V1 v  }; N8 i' i% K
引言
+ P9 M( p0 Z5 o! v' o7 n4 Y目前, 国内生产的轿车和微型汽车, 其车门多采用门内、外板和车门框条组焊而成。它与货车的整体冲压式门外板相比, 具有结构简洁明快, 线条清晰, 美观和节省材料的特点。且由于上部的门框条是装配焊接式的, 它可以根据驾驶室或车身整体结构形式, 门洞大小, 以及门玻璃的形状任意成形组焊, 所以一种框条可以适用多种车型或一种车型多次变形的车门制作需要。我厂生产多种轻型和微型车, 其驾驶室的车门框条都是自己设计制造的, 取得了比较好的经济效益。现将型微车车门框条滚压成形工艺和整条滚压线作一简介。
# g; w5 ]( E# S; M( a/ r& z, l2 E& F4 P! f; n3 n- l8 k
1 滚压成形工艺过程- {  t/ H* o/ ~0 [* w% X1 T9 U
1.1 零件工艺性分析6 x, M9 q6 q: x/ X% H6 ?/ W/ U
（1）零件在车门中的焊装位置, 见图1。0 e  _, J5 P4 B
（2）零件的断面尺寸见图2。! T# p, \* i. m8 @# v
（3）零件的工艺性分析。
* Y( K0 h7 }0 B6 ]/ n1 m# g
! r5 @+ B1 l1 F" j" s$ y' o5 s7 ~
图1 零件在车门中的焊装位置

5 H) C) a6 `4 ^% c
1一门洞边框 2一门密封条 3一车门框条 4一绒槽 5一门玻璃
4 o8 U( \: D; j' r  V# d/ q

  W  r+ g- E$ B! F$ ^
图2 零件断面尺寸
% `( i% B! v$ o
( {* j5 R6 x/ E4 T" k$ `0 M
车门框条用08A1δ0.8mm宽128mm钢带滚压成形在平面三层重叠处焊接。从图2中可知,零件断面尺寸的截而形状是比较复杂的, 属于不对称的异形变形。除了外部几何尺寸要满足要求外, 内部主要是两边下沿即C、D处应留有凸台, 以保证绒槽装配紧密, 不致于漏风漏水。既要保证车门玻璃在其间上下活动自如, 又要保证不致因玻璃摩擦而使绒槽脱落。另外上部B处要与门框上的密封条压紧, 不因过紧而使门关不上, 过松则不起密封作用以致漏水漏风进灰, 因此尺寸必须符合图纸要求。另外, 在滚制过程中整条必须平直, 不得有扭曲, 否则不易校正。经过分析, 如采用若干对辊轮和一些辅助成形滚轮组成一条连续成形的滚压线, 是能够生产出合格产品的(图1)。

  Z9 i+ }$ h, Z
3 n; x0 _7 ~  k- J6 z
1.2 工艺变形过程

# c4 d! V9 y9 `8 x; g# z/ L  x- j
确定工艺变形过程方案是滚压能否成功的关键, 也是设计滚压成形辊轮和辅助成形滚轮的依据。采取“倒推法” 即由成品逐步将其“还原”成板料, 再将每步的变形进行分析, 考虑其能否实现,最后再确定变形工艺过程方案, 如图3所示。
# s+ ?6 ]7 D' \2 q8 x. V
在确定工艺变形过程时, 应注意:

3 `, X4 i; B7 s$ U0 E
(1) 精确计算截面展开宽度
( ~, M" K5 G$ V* J9 _
计算结果只能略小于既定钢带宽度, 计算的理论依据是材料弯曲的“中性层” 理论, 材料在变形过程中只能是“纯弯曲”。

% f+ U; v% j/ r- @6 C2 A
(2) 合理分配变形量

: r- g* P' Y3 ~$ _. Z' W" L
合理分配每道变形的变形量是保让变形成功的基础。一次变形量不能过大, 否则每道变形之间无法过渡或局部存在拉伸现象致使材料变形。其关键是控制相邻两对辊轮之间的变形高度或宽度的收缩量。这与相邻两对辊轮的中心距有关。根据实践经验, 如相邻两对辊轮的中心距为L, 变形高度为H, 收缩量为B, 则α=arctg H/C=arctg B/C=2.5°较好, 如图4所示。
4 Y+ b; d3 F& \( w

. |/ b& _8 _9 ~& j
图3 工艺变形过程
) ?, D# E( N, i# \, Q) {! Q
8 A* g! t1 R/ b" [9 Y3 d2 B
图4 每次变形量的控制
! O5 K* ~; f" E" {. m
2 滚压成形辊轮组的设计
$ h. F& E8 F# _2 f
工艺变形方案确定之后, 就是如何保证每道变形都能顺利实现, 而且还要保证相邻两道变形之间能否顺利过渡, 除了验证变形量分配是否合理外, 在设计过程中, 主要还应考虑以下几个问题：
" {5 A. U8 ^$ u/ U  f4 u# _
2.1 确定水平导向线和垂直导向线

1 R; u6 l: e2 j  X9 Z6 q8 s" ^
从图3中可知, 该件变形是不对称的, 而且每对辊轮的变形量也是不等的。但从图3中还可以发现, A点的位置始终没有变。这就意味着A点是整个滚压变形过程中水平导向线和垂直导向线的交点, 也是全部辊轮的基准点。那么在设计辊轮时, 每对辊轮的水平的和垂直的中心都必须保持与A点一致, 同时以A点为基准, 根据变形要求向两边展开。A点在成形过程中也是成形的起点和计算料宽的零点。各对辊轮的水平方向差距大, 料件很可能会弯曲, 如果垂直中心不重合, 料件则会扭曲, 所以在具体设计时必须充分注意这一点。
- N5 v" _$ a8 D' a
2.2 控制辊轮的左右窜动
3 Q7 X: n! S. Z
由于变形不对称, 各处受力不等, 再加上各处材质不尽一致, 辊轮间隙调整不尽合理, 所以在滚压过程中难免会出现辊轮左右窜动的现象, 这就直接影响着变形质量。所以除了保证A点定位外, 还应采取两边台阶定位, 以保证其成形空间在过轴心的铅垂面始终是一个不变的空间, 以便使工件经过每对辊轮后获得一个固定不变的横断面, 同时还可以克服因调整不当而使某对辊轮对料件造成局部压延现象。如图5所示

: F* Y, O' h2 l/ \

. y, E8 q9 G7 ?+ A# \
图5 控制辊轮轴向窜动
+ U! _& O: D$ n" J9 D% J( p
1一上辊轮 2一料件 3一下辊轮
1 @! h0 [+ K1 [' `
0 }! T1 o  V% p* u; W* Q- s0 F  G
2.3 合理控制线速度
5 B* H" ~) a! v; p9 c2 E5 i8 l$ g9 N
由于滚压是辊轮在旋转过程中对带料施力而使其成形的。为了保持同步各对辊轮的角速度ω是相同的, 但由于相邻两对辊轮滚压变形量不一样, 每对辊轮各变形点旋转半径R也不一致, 其变形的线速度V=ω·R就不一致, 这就使得带料受到局部拉延而发生扭曲。如图6所示Vm>Vn。
1 G* v6 r; |! m0 |  x$ G
控制线速度的原则是（1）使每对辊轮在滚压过程中只使某一点变形或以某一处变形为主；（2）各变形点变形量之差尽量小。

% Z; n5 x" `, U1 X5 @1 W2 G/ T1 J+ {( s" f# @
2.4 合理设计辊轮间隙
0 |: F7 s7 {6 {
每对辊轮配合间隙的设计原则是, 保证变形点处是“纯弯曲”。在保证非成形面上下辊轮对料件有足够的摩擦力以拉动料件行进的情况下, 接触面积尽量减小, 否则可能会因某处接触面压力过大对料件产生压延作用或因各处线速度不一样, 对局部产生拉延作用以至使料件产生无法校正的扭曲或边缘皱褶而报废。如图7中J处所示。
1 k% K) L! k/ W1 n/ E& u' A, E& W$ Q

2 J2 F1 R2 Q2 K9 V0 d
图6 辊轮上各处线速度比较                  图7 合理设计辊轮间隙
( a* ^5 e. x# D+ \5 a( V5 ?
1一上棍轮 2一料件 3一下辊轮
( X' o, A+ w% j/ o/ X: Y- L! ~
2.5 适当设置辅助成形滚轮
  W# A0 @( Z; \- z
由于该件是空间折叠重合成形, 单靠主辊轮成形显然是不够的, 有些地方必须设置辅助成形滚轮。其目的是（1）保持和加深主成形辊轮的变形；（2）实现主辊轮无法实现的变形（从不同方向）；（3）保证料件能顺利进入下一对辊轮。辅助成形滚轮是从动的, 它可以自成一对, 安装在两对辊轮之间, 也可以利用主辊轮上某一变形而用一轴线与之相交的辅助成形滚轮组成一对成形副。在本例中分别在图8中B处、S处、J处等设置了辅助成形辊轮, 分别起到上述的三个作用(图3)。
8 B' G% A7 r: q  y* o( B! W) ?

' x6 h, x1 r; A) d4 l/ ?: h$ Z0 U% f
图8 适当设置辅助成形辊轮

% O& Z, ]$ x- \- e
& _$ y% ]4 u/ q: p
2.6 应设计校正变形工步
; A: `7 o4 X/ }& Q5 I) L
料件在滚压过程中, 难免会产生弯曲或不理想的变形, 这就必须在滚压过程中予以校正, 本例多处考虑到这一点。如为使C、D处变形饱满, 除在前道工序中滚出直角处, 又在下道变形中进行校正, 如图9所示。

* c4 ~8 y: N9 g2 |4 B

4 L8 m! v3 M: X" X3 U9 y) F
图9 校正变形
+ l( y" d: y+ V$ H4 B- \
1一上棍轮 2一料件 3一下辊轮

3 滚压线的设计
在确定了变形工艺过程和设计了辊轮组之后, 滚压线设计相对而言就比较容易了。它包括滚
压机组、校直机构、滚焊机、切割机等。
图10是该件滚压线简图。滚压机是在机座上固定各对辊轮, 每对辊轮中上为从动, 下为主动。这是考虑到便于调整每对辊轮的间隙。所有辊轮均由一个电动机用链条拖动, 且电动机安装在出料端, 这是考虑各对辊轮的同步, 又要给每对辊轮以相对滑动的间隙。在正常工作时保持同步, 遇意外时可有一短暂缓冲过程。同时由于电动机前置, 链条间隙和驰度, 使出料端的最后一对辊轴先受力, 又因为速度差, 使料件始终保持受拉伸状态, 便于成形和避免弯曲。
图10车门框条滚压线简图
1一滚压机组 2一校正工序 3一滚焊机 4一自动断料机构 5一成形零件
校正部分设置了两上三下错开布置的滚轮, 用于校正弯曲和微量的扭曲, 校正回弹变形。
为了提高工效, 保证产品质量和下料精度, 现配备了一台滚焊机, 放在切断之前, 改变了传统的先切断, 再焊接的工艺。
切断是用合金锯片切割机完成的, 采用气动夹紧, 同步跟踪切割, 气动复位, 完成一个循环过程, 按预定尺寸切断。

2 }% F9 G& S& Q/ @5 ^
4 效果分析
本滚压线设计速度为6m/min, 每班可生产近3000m, 生产效率很高, 工件尺寸和表面质量完全符合设计要求。该线投产后, 不仅满足了本厂生产需要, 还为其他微型车厂配套, 收到了很好的经济效益。
6 I$ h3 m% h! ^& e9 N$ s4 Z9 x