在線軋制工藝在實際生產(chǎn)中的應用

■ 虞 威

軋制成形工藝是將等截面鋼帶在電機的牽引下等速通過一組多道次輥輪進行型材成形的過程。通過在輥輪成形末端增加一組輥彎模具，可直接完成形材輥彎成形，通過調(diào)節(jié)輥彎模具來實現(xiàn)符合檢具的弧度。在輥彎模具后端增加切斷機，通過切斷模具與設定輸出長度，可得到預定弧長的零件。

按照軋制件原有的工藝是先通過輥輪軋制出零件形狀、切斷成半成品，再經(jīng)過多道次的后道沖壓來得到最終的產(chǎn)品。在此背景下，在線軋制成形是在型材與軋機之間增加自動化沖切專機來實現(xiàn)預沖孔工序，通過伺服電機與光電感應來控制沖壓頻次與送料速度，從而實現(xiàn)預沖孔成形與切定長的效果。

1.在線軋制工作原理與工藝優(yōu)勢

在線軋制線由一組送料機、預沖壓機、輥軋機組、輥彎機組、切斷機、承物臺組成。卷料放置送料機上，在送料機的牽引下通過預沖壓機可實現(xiàn)預沖孔、倒角倒圓、鋼印等；輥軋機組通過8～24道輥輪軋制成預定截面；再通過輥彎機組實現(xiàn)零件的輥彎成形，達到預定弧度；設定切斷長度，通過切斷機得到設定弧長；零件滾落至承料臺，得到成品或半成品零件。軋制機組構成如圖1所示。

軋制預沖自動化沖切工藝除高效、自動化等特點外，對于一些形狀復雜、模具沖壓困難的工序也能夠起到優(yōu)良的效果。同時，避免了多道次沖壓定位基準轉(zhuǎn)換引起的公差累計，主要有如下優(yōu)勢：①軋制預沖能設計一些模具沖壓難以達到的形狀，省去后道模具沖壓工序，降低了勞動力成本，提高了生產(chǎn)效率。②便于生產(chǎn)管理及5S管理。③軋制預沖避免了累計公差的產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。④軋制預沖能節(jié)省切斷廢料，降低成本。⑤軋制預沖工藝模具及裝夾工位器具采用了快換式形式，可實現(xiàn)工裝快速切換使用。

圖1 軋制機組構成

圖2

2.在線軋制工藝零件開發(fā)實例

（1）在線軋制工藝與傳統(tǒng)工藝對比 以近期開發(fā)零件（代號9B）項目為例，9B 項目為兩對輥軋帶側(cè)沖孔導軌，零件為凹形導軌，兩側(cè)壁及地面均有沖孔要求（見圖2）。按原有工藝需通過：OP10輥軋成形+OP20倒圓角+OP30切定長+OP40沖底孔（定位孔）+O50沖內(nèi)側(cè)孔+OP60沖外弧面孔等6道工序來實現(xiàn)。成形工序復雜、定位基準需頻繁轉(zhuǎn)換，容易出現(xiàn)漏工序、定位不準等不良現(xiàn)象?？紤]到以上因素，公司內(nèi)部商定后決定啟用新產(chǎn)品工藝：在線軋制成形工藝。最初設定方案為所有產(chǎn)品孔在線預沖成形。

（2）在線軋制工藝的試制與應用 第一輪調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，所有預沖孔均有不同程度變化。其中，內(nèi)圓弧面孔出現(xiàn)型面起皺，孔徑變小等現(xiàn)象；外圓弧面方孔、圓孔長度方向出現(xiàn)孔徑拉長、位置跑動、高度方向出現(xiàn)孔徑變小等變化；底面孔出現(xiàn)孔徑異形，孔位跑動等現(xiàn)象。針對以上變化，其中內(nèi)弧面孔型面起皺，由于后道工序中無法改善，不得不將內(nèi)弧面沖孔改為后道離線沖孔；外弧面孔方孔根據(jù)所產(chǎn)生的變化量，沖頭長度方向進行縮短，高度方向做成外圓弧形型面；底面孔進行孔位調(diào)節(jié)及孔徑大小調(diào)整。

在進行第二輪調(diào)試中，根據(jù)第一輪出樣發(fā)生的問題點，進行同步跟蹤。其中內(nèi)弧面由于預沖孔的取消，未發(fā)現(xiàn)起皺現(xiàn)象；外圓弧面方孔孔位有明顯改善、局部孔徑仍舊超差，圓孔由于離邊線過近出現(xiàn)凹陷變形。底部圓孔仍舊有孔位跑動的現(xiàn)象。

在接下來的第三、四輪調(diào)試中重點調(diào)整孔徑及孔位的變化，側(cè)邊圓孔改為離線沖孔。在尺寸穩(wěn)定后，第五輪進行小批量試制，零件尺寸基本與第四輪尺寸一致，說明設備、工裝對產(chǎn)品尺寸的影響基本可以排除，可以穩(wěn)定生產(chǎn)。

（3）工藝方案鎖定及后續(xù)車型開發(fā) 通過以上五輪調(diào)試，最終產(chǎn)品工藝更正為：OP10在線預沖軋制+OP20沖內(nèi)孔+OP30沖外圓孔及腰孔。產(chǎn)品工序從原有的6道縮減為3道工序，設備及人員占用明顯減少。定位基準方面，由于定位孔底孔為在線預沖，后道沖孔過程中統(tǒng)一以底孔定位，不涉及定位孔頻繁轉(zhuǎn)換，可保證定位基準一致性。

在隨后一個車型類似產(chǎn)品的開發(fā)中（代號9C），內(nèi)弧面預沖孔及外弧面圓孔直接改為后道沖孔，調(diào)試的重點改為尺寸的優(yōu)化。模具上所有孔沖頭凹模改為快換鑲塊，有利于孔尺寸及孔位的快速調(diào)整。在進行到第三輪調(diào)試時產(chǎn)品尺寸已經(jīng)鎖定。較9C開發(fā)減少了兩輪調(diào)試。

在9B、9C調(diào)試后，類似產(chǎn)品的工藝基本可以鎖定，并且積累了一定的開發(fā)經(jīng)驗：①內(nèi)圓弧面孔改為后沖。②外圓弧面孔若離搭邊太近（一般為5倍料厚）可直接調(diào)整為后沖孔。③沖頭、凹模改為鑲塊，實現(xiàn)孔徑孔位快速調(diào)整與替換。

3.結語

當然就此類產(chǎn)品而言，目前的生產(chǎn)工藝還無法做到100%在線生產(chǎn)，部分工藝仍需通過離線沖壓來實現(xiàn)。但通過這兩個車型的開發(fā)為后續(xù)在線軋制件的開發(fā)積累了經(jīng)驗，可以減少試制材料的浪費及縮短開發(fā)周期。相信隨著設備的更新及工藝的改善，完全在線預沖軋制生產(chǎn)終將會實現(xiàn)。