滚压（冷弯）成型工艺设计与应用宁波福耀汽车零部件有限公司徐远刚Xuyuangang1972@摘要讨论了滚压成型工艺的设计要点。

通过一个具体的实例，分析了滚压成型工艺的设计方法。

关键词滚压成型工艺设计实例Design and application of roll forming（Coldbending）process Fu Yao Automobile Parts Ning Bo Xu YuangangAbstract The design essentialities of roll forming process was discussed in this paper . The design method of roll formingprocess was analyzed throuth a real design instance Keywords Roll forming process design instance目录摘要 (1)Abstract (1)1滚压成型的简介 (3)1.1 滚压成型的定义 (3)1.2滚压成型的应用 (3)1.3滚压成型的工艺特点 (5)2滚压成型技术现状 (6)3滚压成型工艺设计 (8)3.1弯曲（展开）次序 (8)3.2变量的分配 (9)3.3设计注意要点 (9)4实例分析 (11)4.1汽车车门窗框装饰条 (11)4.2钢带展开尺寸 (11)4.3辊轮基准点 (14)4.4弯曲角度 (15)4.5滚花图展开 (15)4.6滚轮分片 (15)4.7成形断面中设计突出点描述 (17)4.8滚轮数 (18)4.9滚轮加工与技术要求 (19)5结束语 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1滚压成型的简介1.1 滚压成型的定义用旋状的滚头，对同方向旋转的模型中的可塑坯料进行滚压，坯料受压延力的作用均匀展开而形成坯体的方法。

如图1所示为滚压U 形断面的工作原理。

金属带料从第一对辊轮进入，经过2、3、4对辊轮的顺次弯曲成型，型材从第4对滚轮处连续不断的输出。

图11.2滚压成型的应用滚压成形是一种节材、节能、高效的金属成形新工艺、新技术。

滚压成形是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。

在冷弯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。

冷弯成形的产品用于建筑、汽车制造、矿山机械制造、农业及轻工机械制造、造船及交通运输、石油化工电力工业、仪器仪表、集装箱、纺织机械、高速公路、金属货架、民用电器及日常用品制造等各个领域(如图2、图3所示)，在经济发展中起着很重要的作用。

板料滚压成型通用于等断面制件的大批量生产。

由于使用多对辊轮的连续成型，可以滚制出许多壁薄、质轻、刚度大而且断面形状复杂的制件。

（如图4所示）图2图3图41.3滚压成型的工艺特点(1)生产效率高，适合于大批量生产。

（2）加工产品的长度基本不受限制。

（3）产品精度高，一致性好；（4）产品的表面质量好；（5）在滚压成型生产线上可以集成其它辅助加工工序、如在线冲孔、压印、弯圆、焊接、铆接等；（6）与冲压工艺相比能够节约材料20%-30%左右；（7）适用与高强度钢的成型；（8）设备投入低、换模具更换产品方便；( 9 )截面复杂冲压无可替代；2滚压成型技术现状尽管采用滚压成形工艺已达到很大的生产量，但它仍被普遍认为是一种“未掌握的艺术”，还未上升为科学。

主要原因是滚压成形作为一种金属成形加工新技术，本身具有的特点和规律尚未被人们完全掌握和认识。

我国自1986年从意大利塞柯（SERCONSULT）公司引进彩色门窗生产线，目前已有70多条门窗型材生产线，生产能力达到15万吨足以满足门窗行业的需要。

目前国内钢门窗型材生产厂家所采用的成型机，基本上和塞柯公司的类似（如图5所示）。

这种成型机一般由24-32道水平辊机架和矫直辊机架组成。

按型材成型要求配置不同辅助变形辊和立辊。

水平辊是传动机架，承担变形的主要任务。

辅助辊是被动的，设立于两架水平辊间或成组设立，主要作用是对平辊无法压实的盲角部分变形、并减少水平辊的道次。

立辊设置在水平辊孔型的同一平面内，用于最后几道的边部成型。

对于咬口的封闭街面，还要设置芯子、拉杆、咬口压痕等部件。

图5轧机的压下形式可分为螺旋机械压下和液压压下。

机械压下成本较低，液压压下操作方便。

传动方式为万向轴式，上下水平辊可有较大的调整范围，以适应多品种门窗型材的生产。

为便于轧辊的更换，外侧机架与底板多为可翻转的铰链连接。

3滚压成型工艺设计3.1弯曲（展开）次序滚压成形的弯曲一般分为3种（如图6所示）：顺序弯曲、同时弯曲、综合弯曲图6（1）从板料宽度的中心起顺次向两边成形。

这种方法广泛用于宽料、复杂断面型材的成型加工中。

由于从中间向两边顺序成形，成行时不易产生不合理的拉伸，对复杂的滚压成形其成功的可能性较大，故其应用广泛。

但该方法成形的工步较多。

（2）从板料的两边开始顺次向中间成形。

这种方法在管形件成时应用较多，也可用于先使边缘成形更为方便以及边缘成形以提高边缘的纵向强度等场合。

该方法对带料宽度尺寸以及棍轮的设计计算和制造精度等要求较高。

（3）在整个板宽范围内不加区别的同时对各部分进行成形。

这种方法主要用于宽料，断面形状复杂且不规则的型材滚压成形。

通常，选进行较缓和的过渡弯曲，然后再对急剧过渡的角度等进行精辊成形。

该方法成形工序少，但易造成带料的横向拉伸变形，其实验的成份较大，滚形成功的可能性与设计者的水平等有较大的关系3.2变量的分配滚压成形是顺次弯曲成形的过程，每对辊轮仅进行部分变形，因此，合理分配变量对滚轮的成形加工具有极大的影响。

变形量的分配原则是保证每对滚轮完成的工作都是使材料变形处于弯曲变形之中,不能产生拉伸变形，否则可能造成型材的扭曲变形、局部褶皱、边缘出现荷叶边现象和型材表面划伤等缺陷合理分配变形量的具体方法是控制相邻两对滚轮间材料的变形高度△H,变形高度与相邻两对辊轮的中心距L有关，它们的关系为式中△H—相对两段滚轮的材料变形高度，mmL—相邻两对滚轮的中心距，mma—纵向变形角，其值一般控制在1.5°~2.5°最大不超过3°按此公式既可以确定每对辊轮的变形量，并以此为依据确定总的变形量。

3.3设计注意要点1．了解材料相关信息（主要是力学性能及塑性性能）2、了解成型设备参数、性能。

3.断面的展开长度和弯曲展开一样，要考虑中性层的移动。

4.在弯曲半径很小时，要考虑到拉伸给截面宽度的增加。

5.以轮廓外形所制定的轴线在各工步中保持一致。

6.每对辊轮成型面对型材壁的弯曲角度有所限制，不能随意改变角度大小，要根据基准面逐步弯曲，否则将产生滚压不畅(卡壳)、制品不光滑，起皱现象等。

7、塑性好的材料取上限，塑性差的材料取下限。

连续弯曲要考虑金属的加工硬化。

8、起始变形时，竖壁弯曲和底部弯曲不能同时进行。

9、最后一对成型辊轮形状应考虑弹性回跳数据。

在滚压成型中，目前理论尚不完整，以实践经验和类比推断为主，在金属板材变形机理上展开。

4实例分析4.1汽车车门窗框装饰条汽车车门窗框装饰条如图7所示，此饰条材料为SUS430BA 钢带，料厚为0.5mm 。

从图5分析可知零件成形的难点主要是：1、零件结构左右不对称，弯曲时两侧受力不均匀，钢带容易向受力大的一侧窜动；2、图8中A.B.C.D 处弯钩是成形难点；3、零件弯曲深度较深，两侧收拢后中间间隔距离较小，顶部容易变形。

以此在辊轮设计过程中，应该重点解决以上几个难点。

图7 图84.2钢带展开尺寸型材展开尺寸是确定纵剪下料的依据。

生产中通常根据理论计算值先确定基本的尺寸，然后根据实际轧制情况作一些调整。

如果算法选得比较好，计算机也能直接给出准确的结果。

一般可按图形分析法计算坯料宽度，复杂断面要用计算机程序进行精确计算。

料宽通常按断面中性层长度决定。

一般认为中性层不经受弯折或横向拉伸变形。

计算出的结果再考虑弯折处金属变薄及横AB C向拉伸而加以修正。

一个门窗型材，不管其外形多么复杂，总是由直线和圆弧单元组成的。

要确定一个给定型材所需要的带宽，把它划分为直线段和圆弧段后，沿中性线对各段长度进行求和。

各弯曲段对应的带坯宽度由弯曲角的大小和中性线所对应的弯曲半径(称为名义弯曲半径，所确定，即W= rmα式中W一一弯曲段长度，mm;rm一一名义弯曲半径，mmα一一弯曲角角度，rad.名义弯曲半径rm为:rm =r+kt式中r一弯曲角内径，mmk 一系数(弯曲因子)t一带坯厚度，mm.不同的研究者对弯曲因子k选取的数值不同。

卡尔特普罗菲尔(Kaltpr ofile)推荐的k值如下：美国《金属手册(第九版)》推荐的k值计算公式为(参见图9)图9图9 中性线位置与相对弯曲半径r/t的关系美国金属学会推荐按下表计算k值：按德国DIN6935标准，k值的计算公式为：上式可以重新整理为：计算板带宽度的公式有很多，需要注意这些公式的导出条件及其适用范围。

Proksa方法是根据非线性微分方程公式，由龙格-库塔（Runge-Kutta）法求出的；Bogojawlenskij方法是由数学统计方法得出的，适用于U 型断面壁厚1-8mm，r=5-35mm,弯曲角0-90度，板带宽度为100-350mm；德国工程师协会标准VDI3389是根据边缘变形角为90度的精确试验结果得出的，适用于V或U型断面；Oehler方法适用于弯曲角为30-150度。

总之，弯曲因子k值主要取决于弯曲内径与带坯厚度的比值,而基本上与弯曲角的大小无关。

如弯曲角内径为零，弯曲角分别为90和180度时,对应的弯曲段长度为1/3t和2/3t。

因此，在实际生产中计算带坯宽度仅考虑r/t的影响，材料在弯角处减薄较多或材料的强度很高时需要考虑材料的影响。

由中心法计算出钢带宽度为51.8mm4.3辊轮基准点为使毛坯从平板状态顺利、平稳的向前移动而成型，应设置垂直导向基准线和水平导向基准。

要确定成型轮组的基准点，一般选择在整个滚压过程中断面上基本不发生变化的一点作为基准点，如图10、所示。

由此基准点可确定滚压成形的垂直导向基准线，各工步滚轮型面以此为轴线在纵向上严格保持一致。

在水平导向上，以第一组滚轮基准点处直径为成型滚轮的基准直径，后面的滚轮以此直径为基准进行变化。

104.4弯曲角度每组滚轮对钢带的弯曲角度有一定的限制，否则将会产生滚压不畅，零件不光滑及起皱等现象。

理论上一次弯曲角度为20°~30°，塑性好的材料取上限，塑像不好的材料取下限。

但在实际设计过程中多按10°~15°确定，且每道滚轮组不超过2个弯曲角度成形为宜。