辊压成形在汽车轻量化中应用的关键技术及发展

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1、．生产琐扬辊压成形在汽车轻量化中应用的关键技术及发展辊压成形的核心技术是其工艺及设备的CAD／CAE／CAM技术。在辊压工艺中要解决先进高强度钢的回弹和变形能的计算。变截面的柔性辊压技术是汽车制造新技术的一个发展方向。■北方工业大学机电工程研究所刘继英李强1辊压成形工艺辊压成形(Rollforming，又称冷弯、辊弯)工艺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。辊压成形工艺具有以下优点。a．生产效率高，适合于大批量生产，与冲压、折图1辊压成形工艺生产的汽车部件弯工艺相比提高效率10倍以上，制造成本大幅降低。目前，国际上新

2、车型白车身开发设计中广泛采用先b．加工产品的长度基本不受限制，可连续生产。进高强度钢板，其中有相当部分的构件，诸如前／后保险c．产品的表面质量好，尺寸精度高。杠、门槛、驾驶员座调整机构中的滑轨、车身的B柱及d．在辊压成形生产线上可以集成其他的加工工底盘等构件，都是用辊压成形工艺制造完成的。艺，如冲孔、焊接、压花等。2辊压成形CAD／CAE／CAM技术e．与热轧和冲压工艺相比，能够节约材料15％-30％。由于辊压成形工艺的复杂性，常为企业采用这种f．生产噪声低，无环境污染。技术造成很多困扰。在开发新产品时，经常造成整套辊压成形工艺加工出来的型材其断面结构合理、模具的报废甚至连续

3、几年不能生产出合格产品。品种规格繁多、几何尺寸精确，体现了现代社会对材辊压成形过程十分复杂，如设计不合理，会出现边料轻量化、合理化、功能化的使用要求。辊压成形是浪、袋形波、纵向弯曲、角部皱褶、裂纹及扭曲等变形一种高效节能的工艺技术，符合“发展循环经济，创缺陷，往往在调试生产过程中发现这些问题。建节约社会”的政策要求。辊压成形采用先进的高效辊压成形的关键技术是成形模具的工艺设计技生产工艺，使成形截面达到最好的力学性能。术。好的产品及生产线首先取决于工艺设计，采用辊辊压成形工艺广泛应用于汽车部件的制造，汽车压CAD／CAE／CAM技术可得到优化的工艺设计结果。上很多部件都是用辊压

4、成形工艺生产，见图1。辊压成形的关键技术是成形模具的工艺设计和为减少能源消耗和环境污染，汽车轻量化已成为世专用装备的制造技术。工艺技术是辊压成形生产线界各国汽车制造的新趋势。辊压成形工艺与传统冲压工的基础。只有对工艺规律的深入把握和；隹确认知，艺相比，具有高效、节材、环保、成本低等突出优点。才能设计、制造出性能好、精度高、经济性好的生产18I汽车／[i艺与材料AT&M2010年第2期．生产碗扬线。北方工业大学机电工程研究所十多年来集中力量Concepts)的安全、节能、经济的先进理念，AHSS专注进行辊压成形核心技术的研究与开发。研究的内在汽车工业轻量化中得到了日益广泛的应用

5、。先进高容全部来自于工程实践的需求，坚持理论联系实际，强钢的出现，对辊压成形的理论与应用提出了新的课坚持崇尚实践的原则。开展的研究工作获得了国家自题。与普通碳钢相比，先进高强钢由其微结构所决定然科学基金、北京市自然科学基金、北京市教委科技的高屈服强度和低伸长率，在辊压成形过程中将产生计划项目的支持。与国内汽车部件制造企业有着广泛更高的辊荷载和更易产生缺陷、回弹。近年，结合有的合作，帮助企业解决了许多辊压成形实际工程中的限元分析与智能优化方法，针对辊压成形复杂过程的关键技术问题，并为企业创造了经济效益。北方工业设计参数完成更具稳定和高效的辊压成形工艺与装备大学的辊压成形研究成果

6、已为国内外提供了55条生的优化，取得了理想的效果。产线(其中28条生产线用于汽车产业)，开发了21O(1)AHSS的回弹特性研究及其回弹计算方法种高难度或有特色产品(大部分为汽车部件)。为汽相对于普通碳钢，AHSS的回弹大且回弹随着屈车部件制造企业提供辊压成形CAD／CAE／CAM技术，服应变的变化而变化。工程上用于计算板带回弹的并掌握了高强度构件的辊压成形核心技术，为我国研BISWAS计算公式，其计算的普碳钢准确度较高，但发新型汽车辊压成形生产线提供了技术保障，并获得用于AHSS产生很大的误差，造成这种误差的原因是2009年度中国机械工业科学技术成果一等奖。图2是原公式是在

7、研究传统材料时提出的，BISWAS公式计北方工业大学机电工程研究所开发的部分辊压汽车部算AHSS回弹时有较大偏差。我们提出了一种对屈服件的横截面图。应力S进行修正，应用于BISWAS公式，计算AHSS辊压回弹的方法。随成形角度增大，板料塑性应变气P增加，辊压成形初始屈服应力也增加。考虑采用随c_rH弯曲角增加而增大的屈服应力代入BISWAS公式计算AHSS回弹，计算结果；隹确地反映了各个机架中的回弹变量。(2)AHSS的变形能AHSS的屈服强度和抗拉强度远大于普通碳钢，对于辊压成形来说，设备参数需要适当