浅谈冷弯成型工艺在卡车驾驶室制造中的应用

张春雨 王晓丽 董瀚文 宋成朋

摘 要：冷弯成型技术从二十世纪八九十年代在我国得到广泛應用，卡车生产中也引入了冷弯成型技术，包括纵梁、车厢瓦楞板等结构件的冷成型技术也得到了很好的发展，近年来随着车辆轻量化设计、企业对成产成本及效率的需求，驾驶室钣金件的冷弯成型技术也逐渐开始了应用。

关键词：冷弯成型;车辆轻量化;驾驶室钣金件

0 引言

冷弯成型（Cold Roll Forming）是一种先进、高效、节材、节能的板金属成型工艺技术，通过顺序配置的多道次成形轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材，在成型过程中只有弯曲变形。除坯料弯曲角局部有轻微减薄外，变形材料的厚度在成型过程中保持不变。这种加工方法特别适合于外形纵长、批量较大的高精度产品的加工。利用这一工艺，不但可以生产出高质量、高强度的产品，而且能够缩短产品开发的周期、提高生产效率，从而提高企业的市场竞争力。近些年来，冷弯产品作为重要的汽车部件在汽车制造及其他领域得到了广泛的应用。其产品从普通的结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度，所以企业对冷弯成型的发展给予了高度重视。

汽车企业为了降低成本，大力推广轻量化技术，一般来说汽车重量减小10%，可降低6%～8%的油耗，降低5～6%的排放，在轻量化的背景下，汽车高强钢冷弯成型技术的应用越来越多。

1 冷弯成型件在卡车驾驶室的应用

国外很早便将冷弯成型技术引入了卡车驾驶室制造中，如SCANIA商用车车身辊压成形零件重量比例已达12%，其中地板纵梁、顶盖的横梁和纵梁等都是冷弯成形零件。冷弯成型工艺也逐渐发展成可以多种工艺集成的综合性生产工艺，以满足驾驶室中复杂的结构及强度要求。制件采用冷弯成型工艺后，在成本、质量、效率、少人化等方面取得了很好的效果。

2 卡车驾驶室冷弯成型件

（1）我们对卡车驾驶室纵梁、后纵梁等零件进行了冷弯成型工艺开发，此类零件之前一直作为冲压件进行生产。需要新投模具，周期长，产品更改升级也伴随着模具更改等生产准备。

（2）升级为冷弯成型零件后，采用料厚为0.9-1.0mm的DP590高强度钢板，抗拉强度在590Mpa以上，对产品的加工能力也提出了新的要求。

（3）产品腹面及翼面带孔，腹面及翼面方向带有两个方向的弧度，与驾驶室弧度贴合更好，翼面带有凸缘形状，这也要求冷弯成型工艺进行多工艺集成。

3 冷弯成型的柔性加工组合方式

我们利用COPRA-RF模块进行辊花和轧辊的数字化设计，采用工艺过程的仿真分析技术代替实物试错，利用仿真模型来模拟生产过程和预测生产结果。冷弯成型工艺发可以通过开卷、较平、预冲孔、弯弧、切割、辊压成型、校直、焊接、定长切断等各种成熟工艺组合，配合先进的数控系统完成多种冷弯成型件的生产。

（1）如我们此次开发的卡车驾驶室冷弯成型零件，可以采取冷弯成型-冲孔修边-伺服弯弧-定尺切断的工序组合。

（2）作为柔性化工艺集成，可以采取冷弯成型-伺服弯弧-激光切割的方案。

（3）冷弯成型工艺方案是多种多样的，企业也可以根据自己实际的生产状况进行合理的优化。这也需要综合考虑场地、人员、成本、生产节拍等。

4 冷弯成型工艺和传统冲压工艺成本对比

冷弯成型和冲压各有优点，下面主要从以下几个方面介绍一下：

4.1 费用投入及面积需求

对于文中所述的零件，每种零件冲压工艺大概需要投入三套模具左右，周期四个月到六个月不等，冷弯成型工艺的一般准备周期在三个月左右。可以明显缩短准备周期。冷弯成型的生产线占地面积要明显小于冲压生产线的占地面积。

4.2 冷弯成型件优点

冷弯成型适用的材料广泛，适合各种机械性能及不同组织结构的钢、铝合金、镁合金等，特别是超高强钢。冷弯成型采用多道次渐进弯曲成形，相比冲压成形，可以获得更小的弯曲半径;能成形复杂截面;通过多个道次的变形来进行回弹补偿，更容易控制回弹，获得更高的成形精度;冷弯成型零件有优良的使用性能，制造汽车结构部件时，相同材料和板厚条件下，辊压成形零件在撞击变形时吸收的能量比冲压成形零件高25%，因此能够减薄板厚，减轻重量约15%。

由于冷弯成型过程中的硬化效应，可明显提高零件强度。

4.3 材料利用率及强度

辊式连续冷弯成型工艺，成型时前一卷带材的尾部与后一卷带材的头部经对齐对焊，使坯料带材连续不断地进入成型机进行成型，材料利用率高。几乎不产生类似冲压的落料、切边工艺废料。这种成型工艺高效、高产、通用主要优点是：

（1）带卷成本低、切损少，因而降低了材料总成本，同时可以提高材料利用率。

（2）可以加工形状复杂的制件。

（3）制件的头尾部扭曲及张开度减小。

（4）由于操作几乎是连续的，因而生产率得到提高。

4.4 人员/能耗/环保需求

（1）按正常工序的话，冲压三序最少需配备六人左右，占用三台压机。

（2）本文小型滚压线正常只需2-3人，能耗及人员需求都远低于冲压工艺，有利于企业成本及人员方面的考虑。

（3）辊压成形生产噪音低，符合环保及相关生产要求。

5 结语

本文简要介绍了冷弯成型工艺在卡车驾驶室生产中的一些应用及相关的一些柔性的工艺集成方式以及希望能对同行业提供一些可借鉴思路。

参考文献：

[1]小奈弘，刘继英.冷弯成型技术[C].化学工业出版社.

[2]乔治哈姆斯，刘继英，艾正青等.冷弯成型技术手册[M].化学工业出版社.

作者简介：张春雨（1985-），男，吉林长春人，本科，工程师，研究方向：冷冲压、冷弯成型、钣金折弯。