地鐵拉彎成型擠壓型材的分析

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以往生產軍品零件拉彎成型中都為鋁合金擠壓型材單一曲率半徑的拉彎，而不銹鋼薄板折彎件多曲率半徑零件的拉彎成型成為一個全新的課題。傳統的拉彎成型技術是擠壓型材拉彎成型。由于擠壓型材截面一致性比較好，材料內部應力比較穩定，在拉彎成型過程中，應力釋放比較均勻、成型的零件穩定性比較好、回彈量較小、型材截面不易產生變形，并且拉彎工藝比較簡單。而對于板材折彎件，特別是不銹鋼薄板，零件上有多種曲率相交半徑，非對稱截面的零件拉彎成型，受到折彎精度的限制，在拉彎成型過程中會產生失穩，發生起皺、扭曲、截面形狀變形等諸多問題，使得拉彎成型過程不易控制，成型工藝要復雜的多。

車頂彎梁車頂彎梁是不銹鋼車體車頂鋼結構中的關鍵件，由多項截面和厚度不同的板材折彎件拉彎成R6000與R350曲率半徑相交的零件。車頂彎梁材料為SUS301L-ST，零件長度超過2500mm，輪廓形狀精度要求非常高，形面樣板在2500mm長度內誤差要求小于0.5mm，而且不允許有起皺、扭曲等缺陷出現。工藝分析表明，此類拉彎件多為非對稱開口截面，截面高度較大，薄壁（最小1mm），且輪廓形狀曲率半徑中間為R6000，兩端R350，這種零件在拉彎成型過程中很容易在小彎曲半徑R350處下底面出現起皺現象，同時，如果模具設計不夠準確，軸向拉力、彎角等拉彎工藝參數控制不好，就會產生扭曲變形，而且會出現很大的回彈量，不僅很難滿足輪廓形狀精度要求，而且可能會造成過大的截面畸變量。

模具設計及成型工藝由于模具設計及成型工藝不完善、拉彎參數不準確等方面的原因，造成零件的成型質量很差，輪廓形狀精度誤差大于5mm，R6000與R350交接處過渡不圓滑，且在R350處由于曲率半徑過小出現了嚴重的起皺現象，同時零件扭曲嚴重，截面畸變很大。生產出的零件由于精度嚴重超差，達不到設計精度要求，不能用于車體的裝配。

找出問題

（1）板材折彎件的精度不夠，與模具的貼合度或緊或松，導致拉彎件回彈量不一致，影響了輪廓形狀精度。（2）夾鉗設計不合理使得零件在拉彎過程中受力不均勻，導致拉彎件失穩，產生扭曲變形。（3）R6000與R350交接處，拉力不均，導致過渡區內難于圓滑過渡。（4）在R350處受到的拉應力的作用低于受壓應力的作用，引發了材料失穩，產生起皺現象。

解決問題

上述原因找到后，即對原有的工藝方案進行了改進，對工藝控制參數進行優化。具體方案如下：（1）模具設計為分段可調節。由于零件曲率半徑不同，在拉彎成型過程中會產生不同的回彈量，因此，可以將模具分為3段，中間段為大R，兩端為小r，便于模具的修整。（2）調整零件夾鉗方式。不同截面零件使用不同的夾鉗方式，使零件在拉彎成型過程中受力均勻，減小扭曲變形。（3）控制板材折彎件的折彎精度。采用數控激光下料，數控折彎成型，控制截面精度在±0.2mm以內，保證折彎件的一致性。（4）控制拉彎參數。在不同曲率半徑的零件的拉彎成型過程中，對于拉力和伸長量的控制尤為重要，因此，在拉彎成型過程中，對大R和小r采用了不同拉力特別是在r350處在拉彎成型過程中采用了多次“拉-彎-補拉”的過程，提高拉應力作用、降低受壓應力的作用，防止零件起皺的發生。

工程驗證

新方案實施后，由于對零件拉彎成型的整個過程進行了合理有效地控制，拉彎成型的零件輪廓形狀誤差小于0.5mm、無發生起皺現象、截面變形量很小，完全滿足了設計要求，實現了零件的高精度成型。對不銹鋼折彎型材不同曲率半徑、非對稱截面零件的拉彎成型，以及在拉彎過程中，由于材料本身難變形，回彈量大，而且型材長、大、壁薄、剛度小、易失穩等所產生的問題，提供了有效的工藝解決辦法。（1）填補了本公司在不銹鋼型材、不同曲率相交半徑方面拉彎成型技術的空白。（2）此項工藝技術的完成，對軍品各型號生產任務在拉彎成型技術方面、多曲率半徑型材拉彎上有很好的借鑒作用。如型號產品零件板材框的原加工工藝是滾彎成型，成型后需要校形，既費時又費力，年產在1000多根；在采用了拉彎加工工藝后，減少了成型后的校形工作量，即達到設計圖紙的技術要求，又節省了加工時間的成本。目前，該產品月產達到500多根，滿足了高密度發射的需要。

結束語

從2007年至今，北京地鐵裝備有限公司用此項拉彎成型工藝方法生產在了北京地鐵2號線、房山線、9號線、15號線運行的3種車型294輛不銹鋼車車頂彎梁、端角柱、端扣角鐵等零件萬余件。更加新型的北京地鐵6號線不銹鋼車車頂彎梁拉彎成型工藝試驗也已經完成，進入了批量生產階段。隨著今后幾年內多條北京地鐵線路的建成，以及原有舊車逐漸被淘汰，將有大量的新車投入生產。而不銹鋼車車頂彎梁拉彎成型工藝將運用到今后大量的新車生產中去，為任務的完成作出很大貢獻。另外，此項工藝技術在民用產業應用上，如在許多需要拉彎成型型材、板材產品的加工方面，有著非常廣泛的前景。

作者：王景苑沈嵐鄭純平李躍生單位：首都航天機械公司