冷弯变形的实例研究

　　摘要：冷弯技术由20世纪开发以来，得到较为广泛的应用，但是由于冷弯成型本身具有独特的性能和规律，未能被人们完全掌握，所以至今冷弯成型技术还未能形成规范的科学技术，技术人员在实际生产过程中，也是不断探索、试错，总结经验。本文主要就本人在实践工作上,，对一款断面冷弯成型的研究以及探讨。

　　关键词：GDF共板法兰,道次,弯角分配,轧辊,空弯,缺陷,调整

　　一、TTGDF共板法兰成型机截面分析

　　图(1)是GDF共板法兰断面横截面图，材料为0.5-1.2mm的镀锌板.

　　首先来分析一下这个截面：

　　1、L是任意尺寸且这个尺寸比较大。

　　2、不规则不对称

　　3、封闭截面

　　针对这些特点，首先确立断面的展开成型的基准面，合理制定展开成型的基准面是能否顺利成型的关键，因为相对一些非对称比较复杂的截面，合理确定基准面，可以减少成型的盲角的道次，或是减小盲角的数值，同时也尽量保证了成型时受力相对的对称性.在图(1)中，因为L尺寸比较大这个特性，且要便于工人操作等因素，决定了这 个截面只能像图(2)那样平放。 图(1).

　　二、确定成型道次

　　设计的第二步就是要确定轧辊的成型道次。但是，道次的确定也是最为困难的，它需要确定每一步的冷弯型变角度，计算每一步变形是否合理，而且选择轧辊的大小，轧辊之间的距离，都与道次的选择，有着重大的关系，只有综合以上的因素，才能确定合理的成型道次.

　　其实，到目前为止，冷弯技术还没有一本真正的教科书，因为有的复杂不对称横

　　图(2) 截面，在力学形变过程中，存在许多不确定的因素，导致设计者往往不能依据某些力学公式或某些计算软件去分析它的形变。在日本，一些科学技术工作者曾总结出部分横截面成型道次的计算公式，但这些也公式也仅仅是限于比较简单的实弯、对称截面。但即使这样，这些计算出来的数据，也只能作为参考值，它和实际还是有出入的。因为国内起步比较慢，对这方面的研究还是比较少的，目前还没有形成什么技术文献，也只是限于一些企业的技术人员的经验。

　　按以往的经验，先来预设一下每一步成型的角度为15°，那么这个截面的成型道次就如图(3)所示：

　　假如，真的按均匀的角度来分布成型，做出来的产品会扭曲严重，甚至无法顺利成型，这是因为成型时两边不对称导致转距的不平衡，两边的静力学特性也不相同。经过我们多次的测试、试样，我们总结出了一个经验：在成型一个90°的截面时，材料弯曲时力的转矩 和角度的关系以下图

　　那么，我们可以根据受力的曲线，把90度重新划分： θ1=15°，θ2=17°，θ3=20°，θ4=16° ，θ5=16°。事实证明，这样划分之后变形效果比以前好了很多。

　　三、轧辊设计

　　1:、先确定截面材料展开的宽度，然后计算轧辊内孔大小，也就是传动轴大小，再按最大变型确定轧辊的大小。设计简图见图(5)(这里就不做具体计算论述)

　　按图可以确定带料轧辊基准尺寸为d1=φ92和d2=φ180,那么其他的每一次变形就按照这个基准直径展开。为了材料在成型的过程中，永远具有张力，我们一般都是逐步增加后面的轧辊的驱动直径来提高轧辊的圆周速度。因为这是镀锌板，我们一般取驱动直径的增加量为0.4mm，随后依次增加，180，18.0.3，180.6，180.9，…..。一开始的1-7段的变形轴向的轧辊都能够实压，实压设计轧辊时，比较简单，根据材料变形形状，微调下角度就可以得到轧辊形状。

　　2、到了第8段后面，轧辊就不能直接参与变形了，因为这个时候出现了盲角，出现盲角变形是冷弯的难点，存在许多不可预见性，所以这个必须要借助旁轧辘来辅

　　图(5) 助完成，从径向参与实压变形(见图6)。虽然这样辅助旁轧辘也可以准确地压出需要的角度，但是，旁辘安装极为不方便，定位不容易，而且调整更加麻烦，所以设计上尽量减少盲角，减少旁辘的对数。

　　3、轧辊材质我们选用高强度耐磨的轴承钢：Gr15,经过热处理后，硬度高达58-65HRC，确保了轧辊了长期工作而不易磨损。

　　4、当以上几点都确认好后，就可以做整机设计了。由于此产品为共板法兰，设计上，成型轧辊只能在机体板的侧边，为了平衡两边轧辊的受力和最大限度发挥机器的功能，一般在同一台机器成型两种类似的断面。结构形式像图(7)。

　　四、结论

　　成型这种断面的机器我们叫TTGDF共板法兰成型机，现在设计出来已经正式生产，经过调试后，成型产品尺寸准确，外观平直，没有发生明显的扭曲，没有明显的划痕，翘曲.符合产品要求。这里论述的冷弯变形的设计办法，对一些初入门者或者实际工作者有很好的参考的价值.

　　备注：特别感谢北方工业大学机电工程研究所所长、中国钢协冷弯型钢协会副理事长、国际管材协会亚太理事会理事 刘继英教授亲临我公司对我的技术指导，让我受益菲浅。

《冷弯变形的实例研究》

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