北汽福田拖拉机驾驶室车门专用异型管设计

（沈阳东洋异型管有限公司 沈阳 110032）

摘要
    通过对冷弯异型管生产工艺分析，运用COPRA软件给出了合理的由圆管经过辊弯后的变形图。在轧辊配置过程中，对四辊中水平辊的灵活设计，使产品达到预想效果。

主题词：冷弯型钢 孔型设计 计算机辅助设计

    冷弯型钢是一种既经济又高效的钢材，它是以热轧或冷轧钢板或带钢作原料，在常温下经辊式弯曲成型或拉拔压力成型制成的多种复杂断面形状的型钢，它较普通热轧钢材节约金属25—50%。使用冷弯型钢可以简化装配工序，减少结构安装的劳动力，同时可以改进制品的工艺性能，改善其外观形状。因此它得到广大用户的欢迎。冷弯型钢产品在建筑用轻型钢结构，各种车辆结构，生产作业线的钢结构，高层货架，集装箱等各个领域广泛得到应用。目前异型钢管的应用越来越受到人们的重视，广泛应用于车辆、船舶、农业机械、工程机械、纺织机械、食品机械等行业中。而在农业机械和工程机械的驾驶室的设计中，为追求结构的完美性，所以要求的造型、断面越来越复杂，对钢材的材质要求和技术含量不断提高。[1、2]

1 成型工艺确定

1.1技术要求

    根据厂家提供的欧豹牌拖拉机驾驶室车门专用异型材资料，除要求成品的机械性能和化学性能基本稳定外，还对成品的尺寸公差、形位公差和防止表面缺陷有较高要求。具体要求是型材弯曲度的允许偏差每米不得大于2mm，扭曲度均符合国标GB6728-86，型材表内外表面不得有裂纹、折叠、轧折、划痕。

车门专用型材断面图见图1（单位：mm）

1.2孔型设计系统确定

    采用辊式弯曲成型方法，由于设备能力的限制，1号机共有8架牌坊。如果采用二次成型，则存在二次咬入困难和产品端头弯曲增加，从而大大降低成材率。所以根据实际情况 最后采用一次成型。但由于是以圆管为原料，采用多道次、小变形逐渐变形，变形前需要一道次作为咬入，这样参加变形道次只有7架，运用德国COPRA软件中关于异型管的孔型设计模快，根据平时在生产实际过程中的经验，对压下量给出合理的分配，由系统运算给出所需的变形花。在变形过程中，由于车门专用异型材不象方、矩型管一样，具有对称性，要保持圆管的重心在一条轧制线上。而圆管的重心是一种空间概念，所以以边长16作为参照轧制底线的基准面。

2.孔型设计

2．1 圆管确定
     辊弯成型的特点是圆管在变形过程中，其产品每段线段的长度所对应圆弧长基本上不发生变化。所以根据产品预想图的各个线段长度之和便可以计算出原管的外径。通过CAD系统输出原料的宽度Bw=142.72mm，D=k*Bw/л=47.3，K=1.02~1.04（K为断面收缩率） 。参照国内圆管标准，采用ф48x1.5的圆管进行生产。

2．2变形量的确定
     由于该异型材技术要求较高，以角度为变参量。变形角偏小侧成型不稳定；变形角偏大则弯曲处金属流动受阻尺寸精度差。所以决定采用以压缩量为准，进行合理分配，分配系数是：21、17、15、12、12、10、8、4。

2．3 变形花
    根据以上分析，运用COPRA软件，通过人机对话方式，由计算机经过计算，绘制出成型过程中的变形图，如图2所示。

3．轧辊配制
     轧辊配制的合理与否直接影响孔型设计的成败。本套孔型共有7道变形道次，再加上第一道作为圆管的咬入辊，共有8道次。由于万能机架的侧辊是从动的，所以在配制轧辊时，主要变形部分要分配在水平辊上，为了避免因线速度差过大造成金属推拉现象和扭曲变形，在配辊时保证有效辊径合理大小。在变形量大的两道次之间增加一道辅助矫直，但不参与变形。具体配辊简图如下表：

4．结论
     孔型设计是一个非常复杂和综合的设计体系，在设计时既要考虑满足理论的可行性要求，又要满足机组结构和架次限制，保证产品的质量。本套孔型先后经历多次试制，第一次采用二次成型共有11架参与变形，发现调试结果和产品要求有很大差距，通过对变形的重新分配，8架采用一次成型，调试后达到产品技术的要求，而且机组运转灵活，为我们设计复杂断面闭口型材积累了经验。

参考文献
1．王先进   冷弯型钢生产及应用 北京冶金工业出版社 1994
2．刑金良  建筑结构用新型冷弯型钢的生产 焊管 1996