阅读说明：本技术 Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺 (Z-shaped arc opening cold-bending section steel forming process ) 是由 王瑞莲 李佳 陈希聪 姚建东 钱伟中 于 2018-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及冷弯型钢成型工艺技术领域,尤其涉及一种Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺,包括：第一阶段变型：使钢板带的一侧向下反向弯曲变型,形成截面形状为Z字形的Z字形部分,钢板带的另一侧为待变形部；第二阶段变型：使待变形部与下直边部相连的一侧向下反向弯曲变形,形成截面形状为弧形的弧形边部,待变形部的另一侧形成长直边部,且弧形边部与下直边部及长直边部之间均平滑过渡连接；第三阶段变型：使弧形边部继续向下反向弯曲变形,形成过弯弧形部,然后使过弯弧形部回弯恢复成弧形边部,完成Z字弧形开口冷弯型钢的变形。能够使各边实现实弯,能够实现Z字弧形开口冷弯型钢成型的正确变形,保证截面形状和尺寸精度。(The invention relates to the technical field of cold-formed steel forming processes, in particular to a Z-shaped arc-shaped opening cold-formed steel forming process, which comprises the following steps: the first stage modification: one side of the steel plate strip is bent downwards in a reverse direction to be deformed to form a Z-shaped part with a Z-shaped section, and the other side of the steel plate strip is a part to be deformed; second stage modification: one side of the part to be deformed, which is connected with the lower straight edge part, is bent and deformed downwards in a reverse direction to form an arc-shaped edge part with an arc-shaped cross section, the other side of the part to be deformed forms a long straight edge part, and the arc-shaped edge part is in smooth transition connection with the lower straight edge part and the long straight edge part; third stage modification: and the arc-shaped edge part continuously bends and deforms reversely downwards to form an over-bent arc-shaped part, and then the over-bent arc-shaped part is bent back to the arc-shaped edge part to finish the deformation of the Z-shaped arc-shaped opening cold-formed steel. The method can realize real bending of each edge, realize accurate deformation of Z-shaped arc-shaped opening cold-formed steel, and ensure the shape and the size precision of the section.)

Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺

技术领域

本发明涉及冷弯型钢成型工艺技术领域，尤其涉及一种Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺。

背景技术

Z字弧形开口冷弯型钢应用于轨道交通车厢上，其截面形状是根据车厢结构设计出的特殊截面，在保证车厢构架的同时又具有流畅优美的外观。图1示出了该Z字弧形开口冷弯型钢1的截面结构，整体呈Z字形且尾部具有弧形直线延伸段。具体地，该Z字弧形开口冷弯型钢1包括依次相连的上直边部101、中间边部102、下直边部103、弧形边部104和长直边部105。其中，上直边部101、中间边部102和下直边部103构成截面形状为Z字形的Z字形部分，且上直边部101和中间边部102、中间边部102和下直边部103之间均通过圆弧边部过渡连接，即上直边部101与中间边部102之间具有折弯转角r1、中间边部102与下直边部103之间具有折弯转角r2。弧形边部104与下直边部103之间、弧形边部104与长直边部105之间均平滑过渡连接，且弧形边部104从下直边部103的端部(即Z字形的尾部)向上延伸。

上述Z字弧形开口冷弯型钢1的成型工艺顺序为先成型Z字形部分，然后再成型弧形边部104。由于Z字形部分的上直边部101与中间边部102之间的夹角α1、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2均小于90°，如果采用普通的成型工艺，折弯转角r1、r2处必然会存在空弯，而弧形边部104具有较大的半径R，在成型时存在较大反弹，也会增加成型难度。因此，采用普通的成型工艺，Z字弧形开口冷弯型钢的截面形状和精度将无法达到预期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，能够实现Z字弧形开口冷弯型钢成型的正确变形，保证截面形状和尺寸精度，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，依次包括以下步骤：第一阶段变型：使钢板带的一侧向下反向弯曲变型，形成截面形状为Z字形的Z字形部分，钢板带的另一侧为待变形部，Z字形部分包括依次相连且均呈平直状的上直边部、中间边部和下直边部，下直边部与待变形部相连，上直边部与中间边部之间的夹角为56°-66°，中间边部与下直边部之间的夹角为59°-69°；第二阶段变型：使待变形部与下直边部相连的一侧向下反向弯曲变形，形成截面形状为弧形的弧形边部，弧形边部的半径为70-80mm，待变形部的另一侧形成长直边部，且弧形边部与下直边部及长直边部之间均平滑过渡连接；第三阶段变型：使弧形边部继续向下反向弯曲变形，形成过弯弧形部，过弯弧形部的半径为50-60mm，然后使过弯弧形部回弯恢复成弧形边部，完成Z字弧形开口冷弯型钢的变形。

优选地，第一阶段变型后，上直边部与中间边部之间的夹角为61°，中间边部与下直边部之间的夹角为64°；第二阶段变型后，弧形边部的半径为75mm；第三阶段变型中，过弯弧形部的半径为55mm。

优选地，第一阶段变型通过多个道次完成，每个道次均使用第一上辊和第一下辊，第一上辊和第一下辊之间形成第一阶段变型中各道次变形孔型。

优选地，第一阶段变型后，待变形部呈向上凸起的弧形；第二阶段变型依次包括将待变形部平整成平直状的平整阶段和使待变形部的一侧向下反向弯曲变形的变形阶段。

优选地，第二阶段变型中的平整阶段通过多个道次完成，每个道次均使用第二上辊和第二下辊，第二上辊和第二下辊之间形成平整阶段中各道次变形孔型。

优选地，第二阶段变型中的变形阶段通过多个道次完成，每个道次均使用第三上辊、第三下辊和第一侧辊，第三上辊、第三下辊和第一侧辊之间形成变形阶段中各道次变形孔型。

优选地，第三阶段变型通过多个道次完成，每个道次均使用第四上辊、第四下辊和第二侧辊，第四上辊、第四下辊和第二侧辊之间形成第三阶段变型中各道次变形孔型。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，通过三个阶段变型逐渐完成Z字弧形开口冷弯型钢的变形，其中，Z字形部分和弧形边部的成型均采用反向弯曲变形，能够使Z字弧形开口冷弯型钢的各边实现实弯，使得Z字弧形开口冷弯型钢各折弯转角的角度大小易于控制，进而提高Z字弧形开口冷弯型钢各折弯转角处的两边夹角、折弯转角值的精度；弧形边部的成型还采用过弯后回弯恢复的变形工艺，能够实现Z字弧形开口冷弯型钢成型的正确变形，保证截面形状和尺寸精度。由此，本发明的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺能够确保Z字弧形开口冷弯型钢的成型精度，同时还可大大提高Z字弧形开口冷弯型钢的生产效率。

附图说明

图1是Z字弧形开口冷弯型钢的截面结构示意图。

图2是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢在其成型工艺设计时的形态示意图。

图3是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢的成型工艺辊花图。

图4是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢在第一阶段变型的辊花示意图。

图5是图4中某道次所用的轧辊结构示意图。

图6是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢在第二阶段变型的平整阶段的辊花示意图。

图7是图6中某道次所用的轧辊结构示意图。

图8是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢在第二阶段变型的变形阶段的辊花示意图。

图9是图8中某道次所用的轧辊结构示意图。

图10是本发明实施例的Z字弧形开口冷弯型钢在第三阶段变型的辊花示意图。

图11是图10中某道次所用的轧辊结构示意图。

图中：

1、Z字弧形开口冷弯型钢 101、上直边部

102、中间边部 103、下直边部

104、弧形边部 105、长直边部

201、待变形部 202、过弯弧形部

51、第一上辊 511、第一辊压部

512、第二辊压部 513、第三辊压部

514、第四辊压部 61、第一下辊

611、第五辊压部 612、第六辊压部

613、第七辊压部 614、第八辊压部

52、第二上辊 521、第九辊压部

522、第十辊压部 62、第二下辊

621、第十一辊压部 622、第十二辊压部

53、第三上辊 531、第十三辊压部

532、第十四辊压部 63、第三下辊

631、第十五辊压部 632、第十六辊压部

633、第十七辊压部 71、第一侧辊

711、第十八辊压部 712、第十九辊压部

54、第四上辊 541、第二十辊压部

542、第二十一辊压部 543、第二十二辊压部

64、第四下辊 641、第二十三辊压部

642、第二十四辊压部 643、第二十五辊压部

72、第二侧辊 721、第二十六辊压部

722、第二十七辊压部

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺用于实现Z字弧形开口冷弯型钢1的成型，该Z字弧形开口冷弯型钢1的截面结构如图1所示，整体呈Z字形且尾部具有弧形直线延伸段。具体地，该Z字弧形开口冷弯型钢1包括依次相连的上直边部101、中间边部102、下直边部103、弧形边部104和长直边部105。其中，上直边部101、中间边部102和下直边部103均为平直状，上直边部101、中间边部102和下直边部103共同构成截面形状为Z字形的Z字形部分，且上直边部101和中间边部102、中间边部102和下直边部103之间均通过圆弧边部过渡连接，即上直边部101与中间边部102之间具有折弯转角r1、中间边部102与下直边部103之间具有折弯转角r2。上直边部101与中间边部102之间的夹角α1、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2均小于90°。弧形边部104的截面形状为弧形，且该弧形的半径为R。弧形边部104与下直边部103之间、弧形边部104与长直边部105之间均平滑过渡连接，且弧形边部104从下直边部103的端部(即Z字形的尾部)向上延伸，长直边部105为平直状。

从该Z字弧形开口冷弯型钢1的截面形状及尺寸精度考虑，在成型时，折弯转角r1、r2处应尽可能采用实弯。基于此，本发明将该Z字弧形开口冷弯型钢1旋转到一合适角度(如图2所示)，使弧形边部104位于最底部，并以此作为Z字弧形开口冷弯型钢1成型工艺设计时的形态，提供了一种Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，通过合理配合反弯来实现折弯转角r1、r2处的实弯，以达到实现Z字弧形开口冷弯型钢1成型的正确变形、保证截面形状和尺寸精度的目的。

如图3至图11所示，为本发明Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺的一种实施例。

如图3所示，本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺通过17道次变形将原材料钢板带变形成Z字弧形开口冷弯型钢1，并且，本实施例将17道次变形依次分为如下三个阶段变型：

第一阶段变型：包括7道次变形，使钢板带的一侧(例如左侧)向下反向弯曲变型，形成Z字弧形开口冷弯型钢1中截面形状为Z字形的Z字形部分，钢板带的另一侧(例如右侧)为待变形部201。Z字形部分包括依次相连且构成Z字形的上直边部101、中间边部102和下直边部103，上直边部101、中间边部102和下直边部103均呈平直状，下直边部103与待变形部201相连。上直边部101与中间边部102之间的夹角α1为56°-66°，中间边部102与下直边部103之间的夹角α2为59°-69°，从而实现Z字弧形开口冷弯型钢1的Z字形部分的成型。第一阶段变型后，待变形部201呈向上凸起的弧形。为防止反弹，在第一阶段变型后得到的上直边部101与中间边部102之间的夹角α1和中间边部102与下直边部103之间的夹角α2相较成型成品设计的α1和α2存在过弯，即第一阶段变型后得到的α1和α2可以比实际成品的α1和α2小一定角度。优选地，在第一阶段变型后得到的α1和α2相较成型成品设计的α1和α2存在过弯1°-3°。

第二阶段变型：包括7道次变形，使待变形部201与下直边部103相连的一侧(例如左侧)向下反向弯曲变形，形成截面形状为弧形的弧形边部104，弧形边部104的半径R为70-80mm，待变形部201的另一侧(例如右侧)则形成为Z字弧形开口冷弯型钢1的呈平直状的长直边部105，且弧形边部104与下直边部103、弧形边部104与长直边部105之间均平滑过渡连接。由此实现Z字弧形开口冷弯型钢1的弧形边部104的初步成型。优选地，第二阶段变型依次包括平整阶段和变形阶段，平整阶段包括3道次变形，用于将呈弧形的待变形部201平整成平直状；变形阶段包括4道次变形，使待变形部201的一侧(例如左侧)向下反向弯曲变形形成弧形边部104。

第三阶段变型：包括3道次变形，使弧形边部104继续向下反向弯曲变形，形成过弯弧形部202，过弯弧形部202的半径R为50-60mm，然后使过弯弧形部202回弯恢复成弧形边部104，由此实现Z字弧形开口冷弯型钢1的弧形边部104的最终成型，从而完成Z字弧形开口冷弯型钢1的变形。

本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，通过三个阶段变型逐渐完成Z字弧形开口冷弯型钢1的变形，其中，Z字形部分和弧形边部104的成型均采用反向弯曲变形，能够使Z字弧形开口冷弯型钢1的各边实现实弯，使得Z字弧形开口冷弯型钢1各折弯转角的角度大小易于控制，进而提高Z字弧形开口冷弯型钢1各折弯转角处的两边夹角、折弯转角值的精度；弧形边部104的成型还采用过弯后回弯恢复的变形工艺，能够实现Z字弧形开口冷弯型钢1成型的正确变形，保证截面形状和尺寸精度。由此，本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺能够确保Z字弧形开口冷弯型钢1的成型精度，同时还可大大提高Z字弧形开口冷弯型钢1的生产效率。

以下举一本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺的较优实施方式。

第一阶段变型：如图4所示，图4a为第1道次变形，将钢带板辊压成平直状；图4b为第2道次变形，在钢板带的左侧初步形成依次相连且构成Z字形的上直边部101、中间边部102、下直边部103，并使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1为155°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2为152°，上直边部101、中间边部102、下直边部103的长度分别为25mm、33mm、33mm；图4c为第3道次变形，使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1减小至135°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2减小至125°；图4d为第4道次变形，使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1减小至115°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2减小至105°；图4e为第5道次变形，使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1减小至95°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2减小至85°；图4f为第6道次变形，使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1减小至75°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2减小至75°；图4g为第7道次变形，使上直边部101与中间边部102之间的夹角α1减小至61°、中间边部102与下直边部103之间的夹角α2减小至64°，为防止反弹，在第7道次变形中得到的α1和α2相较成型成品设计的α1和α2存在过弯，优选地，在第7道次变形中得到的α1和α2相较成型成品设计的α1和α2存在过弯2°，即第7道次变形中得到的α1和α2比实际成品的α1和α2分别小2°，则本实施方式中，最终成品的α1为63°，α2为66°。至此，完成了Z字弧形开口冷弯型钢1的Z字形部分的成型。在Z字形部分的成型过程中，钢板带右侧的待变形部201逐渐形成为向上凸起的弧形。

上述第一阶段变型中的7个道次变形使用的辊压工具均为第一上辊51和第一下辊61，第一上辊51和第一下辊61之间形成第一阶段变型中各道次变形孔型。具体地，如图5所示，第一上辊51上设有与上直边部101辊压接触的第一辊压部511、与中间边部102辊压接触的第二辊压部512、与下直边部103辊压接触的第三辊压部513以及与待变形部201辊压接触的第四辊压部514。第一下辊61上设有与上直边部101辊压接触的第五辊压部611、与中间边部102辊压接触的第六辊压部612、与下直边部103辊压接触的第七辊压部613以及与待变形部201辊压接触的第八辊压部614。第一上辊51的第一辊压部511、第二辊压部512和第三辊压部513依次成角度连接并构成Z字形辊压部，第一下辊61的第五辊压部611、第六辊压部612和第七辊压部613依次成角度连接并构成Z字形辊压部且与第一上辊51的Z字形辊压部相匹配，并且，每个道次中，第一辊压部511与第二辊压部512之间的夹角大小、第二辊压部512与第三辊压部513之间的夹角大小、第五辊压部611与第六辊压部612之间的夹角大小、第六辊压部612与第七辊压部613之间的夹角大小随上直边部101与中间边部102之间的夹角α1及中间边部102与下直边部103之间的夹角α2的不同而有所不同。因此，在第一阶段变型中，第一上辊51和第一下辊61均能压到上直边部101与中间边部102之间的折弯转角r1、中间边部102与下直边部103之间的折弯转角r2，实现折弯转角r1、r2处的实弯。

第二阶段变型：如图6所示，为第二阶段变型的平整阶段，图6a为第8道次变形，使向上凸起的待变形部201的凸起量初步减小；图6b为第9道次变形，使待变形部201完全平整。图6c为第10道次变形，使待变形部201的左侧初步向下反向弯曲变形成弧形，该弧形的半径R为383mm。平整阶段中的3个道次变形使用的辊压工具均为第二上辊52和第二下辊62，第二上辊52和第二下辊62之间形成平整阶段中各道次变形孔型。具体地，如图7所示，第二上辊52上设有与上直边部101辊压接触的第九辊压部521以及与待变形部201的左侧辊压接触的第十辊压部522。第二下辊62上设有与下直边部103辊压接触的第十一辊压部621以及与待变形部201辊压接触的第十二辊压部622。每个道次中，第十辊压部522及第十二辊压部622的弧度随待变形部201弧度的不同而有所不同，在图6b所示的第9道次变形中，第十辊压部522及第十二辊压部622均为平直状，以实现待变形部201的完全平整。

如图8所示，为第二阶段变型的变形阶段，使待变形部201的左侧向下反向弯曲变形形成弧形边部104，待变形部201的右侧则形成为长直边部105。图8a为第11道次变形，使弧形边部104的半径为191mm；图8b为第12道次变形，使弧形边部104的半径为127mm；图8c为第13道次变形，使弧形边部104的半径为95mm；图8d为第14道次变形，使弧形边部104的半径为75mm。至此，完成了Z字弧形开口冷弯型钢1的弧形边部104的初次成型，此时，长直边部105的长度为117mm。该变形阶段中的4个道次变形使用的辊压工具均为第三上辊53、第三下辊63和第一侧辊71，第三上辊53、第三下辊63和第一侧辊71之间形成变形阶段中各道次变形孔型。具体地，如图9所示，第三上辊53上设有与上直边部101辊压接触的第十三辊压部531以及与弧形边部104辊压接触的第十四辊压部532。第三下辊63上设有与下直边部103辊压接触的第十五辊压部631、与弧形边部104辊压接触的第十六辊压部632以及与长直边部105辊压接触的第十七辊压部633。第一侧辊71上设有与上直边部101辊压接触的第十八辊压部711以及与中间边部102辊压接触的第十九辊压部712，第十八辊压部711与第十九辊压部712之间的角度匹配于上直边部101与中间边部102之间的角度。第十四辊压部532呈凸起的弧面，第十六辊压部632呈内凹的弧面且与第十四辊压部532相匹配，并且，每个道次中，第十四辊压部532和第十六辊压部632的弧度随弧形边部104弧度(即半径)的不同而有所不同。因此，在第二阶段变型的变形阶段中，第十四辊压部532和第十六辊压部632均能压到弧形边部104，实现弧形边部104的实弯。

第三阶段变型：如图10所示，图10a为第15道次变形，使弧形边部104继续向下反向弯曲变形，形成过弯弧形部202，该过弯弧形部202的半径为55mm；图10b为第16道次变形，使过弯弧形部202初步回弯，将其半径增大到63mm；图10c为第17道次变形，使过弯弧形部202二次回弯恢复成弧形边部104，即将其半径增大到75mm。至此，完成了Z字弧形开口冷弯型钢1的弧形边部104的最终成型。第三阶段变型的3个道次变形使用的辊压工具均为第四上辊54、第四下辊64和第二侧辊72，第四上辊54、第四下辊64和第二侧辊72之间形成第三阶段变型中各道次变形孔型。具体地，如图11所示，第四上辊54上设有与上直边部101辊压接触的第二十辊压部541、与弧形边部104辊压接触的第二十一辊压部542以及与长直边部105辊压接触的第二十二辊压部543。第四下辊64上设有与下直边部103辊压接触的第二十三辊压部641、与弧形边部104辊压接触的第二十四辊压部642以及与长直边部105辊压接触的第二十五辊压部643。第二侧辊72的形状与第一侧辊71的形状大致相同，第二侧辊72上设有与上直边部101辊压接触的第二十六辊压部721以及与中间边部102辊压接触的第二十七辊压部722，第二十六辊压部721与第二十七辊压部722之间的角度匹配于上直边部101与中间边部102之间的角度。第二十一辊压部542呈凸起的弧面，第十六辊压部632呈内凹的弧面且与第二十一辊压部542相匹配，并且，每个道次中，第二十一辊压部542和第十六辊压部632的弧度随过弯弧形部202弧度(即半径)的不同而有所不同。

综上所述，本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺，Z字形部分和弧形边部104的成型均采用反向弯曲变形，能够使Z字弧形开口冷弯型钢1的各边实现实弯，使得Z字弧形开口冷弯型钢1各折弯转角的角度大小易于控制，进而提高Z字弧形开口冷弯型钢1各折弯转角处的两边夹角、折弯转角值的精度；弧形边部104的成型还采用过弯后回弯恢复的变形工艺，能够实现Z字弧形开口冷弯型钢1成型的正确变形，保证截面形状和尺寸精度。由此，本实施例的Z字弧形开口冷弯型钢成型工艺能够确保Z字弧形开口冷弯型钢1的成型精度，同时还可大大提高Z字弧形开口冷弯型钢1的生产效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。