1.1 超高强钢辊压成形工艺应用简介

1.1.1 辊压成形工艺简介

辊压成形，又称为辊弯成形或冷弯成形，英文名称为Rollforming或者Roll-forming，是指以金属卷料或板料为原料，通过多架装配了特定形状成形辊的成形机组，对材料逐步进行弯曲变形，从而得到特定截面产品的加工方法，如图1-1所示。辊压成形技术在建筑、汽车、电气设备、家具等行业得到了广泛的应用。

辊压成形工艺可以分为四种，即单张（或单件）成形工艺、成卷成形工艺、连续成形工艺和联合加工工艺。考虑到机组效率问题，现在大多数企业采用的是成卷连续成形。即以卷材为原料，前一卷带材的尾部与后一卷带材的头部对焊，使坯料带材连续不断地进入成形机组进行成形。

整个工艺流程大致为：开卷——矫平——预冲孔——进料——成形——（焊接）整形——切断——出件。

辊压成形工艺的优点如下：

1）辊压成形适用的材料广泛，适合各种力学性能及不同组织结构的钢，特别是高强钢、超高强钢。

2）辊压成形采用多道次渐进弯曲成形，与冲压成形相比，可以获得更小的弯曲半径，且能成形制造各种开放或封闭复杂截面形式的零件，成形后零件刚度较好。

3）辊压成形通过多个道次的变形来进行回弹补偿，回弹调整空间大，成形精度高，且零件表面质量好。

4）辊压成形可集成其他加工工艺，如冲孔、焊接、压花、弯圆等，生产中成形速度可超过10m/min，生产过程自动化程度和生产效率高。

5）辊压成形零件板坯为一定宽度的板带，辊压成形过程中除冲孔外，几乎无其他工艺废料，材料利用率高，材料成本优势明显。

6）辊压成形模具加工简单，使用寿命长，模具制造成本低。

1.1.2 高强钢辊压成形在车身中的典型应用

图1-2给出了典型乘用车高强钢辊压成形零件强度分布及其发展趋势，主要有前后碰撞横梁、车门防撞杆、门槛加强件以及座椅滑轨，其中：

1）前碰撞横梁辊压成形零件的抗拉强度多为800～1000MPa，预测后续将进一步提升到1200～1400MPa。

2）后碰撞横梁辊压成形零件的抗拉强度主要集中在600MPa左右，预测后续将提升到1000MPa及以上。

3）车门防撞杆辊压成形零件的抗拉强度多为800MPa左右，预测后续将提升至1200MPa及以上。

4）门槛加强件辊压成形零件的抗拉强度集中在1000～1200MPa，预测后续将持续提升至1500MPa。

5）座椅滑轨的辊压成形零件抗拉强度在800MPa左右，预测后续将提升至1200MPa。

1.1.3 高强钢辊压成形的关键技术

1.辊花工艺设计与优化

基于辊压成形的车身各类零件，应设计零件截面并优化辊花，零件截面可以分为对称截面、非对称截面，以及开口型和闭合型等。图1-3为对称截面的辊花图。

2.高强钢辊压模具设计技术

辊压模具的设计主要依据辊花设计图，如图1-4所示。

3.高强钢辊压成形预冲孔、后冲切技术

预冲孔是在板料进行辊压工序之前，利用冲压模具预先在板料上制孔。后冲切是在成形末端，利用冲切模具在生产线上对产品进行在线冲孔。

4.高强钢辊压成形工艺仿真技术

图1-5所示为对辊压成形工艺进行仿真分析的示意图。

5.高强钢辊压成形缺陷控制技术

高强钢辊压成形的常见缺陷包括纵向弯曲、侧弯、扭曲、边浪、边部开裂等。对于纵向弯曲，可在出口利用矫直机矫正，或者采用轧辊压下装置，使轧辊间隙比板厚小，这是使腹板部分产生轻度压延的方法。对于侧弯和扭曲，一方面可以调整轧辊间隙，另一方面也可以用扭转成形机架和轧辊垫片进行调整和矫正。对于边浪，可对成形中的板施加产品纵向的张力，抑制板带的纵向压缩或者可通过整形辊消除。对于边部开裂，可增加道次，减少每一道次的变形量，降低边部的应力应变或者提高板料的边界质量。