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第1章 冷弯成型概述 1

1.1金属应用的简史 1

1.2板金属的成型 2

1.3冷弯成型概述 3

1.4冷弯成型基本要求 4

1.4.1客户满意 4

1.4.2制造厂的基本要求 4

第2章 冷弯成型轧机 6

2.1概述 6

2.2轧机的类型 6

2.2.1悬臂式轧机 6

2.2.2双端式轧机 9

2.2.3通轴双端式轧机 13

2.2.4标准轧机（传统轧机） 13

2.2.5双层轧机 14

2.2.6成组快换式（板式、盒式）轧机 15

2.2.7并列轧机 16

2.2.8拉料成型轧机 18

2.2.9螺旋管轧机 19

2.2.10车载轧机 20

2.2.11特种轧机 20

2.3轧机的构成 21

2.3.1轧机床身 21

2.3.2机架（牌坊） 22

2.3.3轴 24

2.3.4驱动 28

2.3.5辅辊和插入式立辊道次 30

2.3.6道次间导引 31

2.3.7矫直头 32

2.3.8润滑系统 33

2.3.9轴肩定位 34

2.3.10在轧机中安装其他装置 34

参考文献 34

第3章 冲切与模具加速装置 36

3.1概述 36

3.1.1冲切能力 36

3.1.2一般冲床组成及定义 36

3.1.3冲击、振动和地基 41

3.2机械冲床 42

3.2.1四柱式下曲柄冲床 42

3.2.2冲切力 43

3.2.3力、能源、转矩、飞轮、电动机 46

3.3气动冲床 46

3.4液压冲床 48

3.5关于冲床和冲模采购、安装的信息和尺寸 51

3.6旋转冲切和其他剪切、冲压设备 51

3.6.1旋转装置 51

3.6.2旋转切断装置 52

3.6.3火焰切割、等离子切割、激光切割及其他切割方法 55

3.7移动模加速器 55

3.7.1气动冲模加速器 55

3.7.2气液增力系统 56

3.7.3齿条和小齿轮 56

3.7.4滚珠丝杠 57

3.7.5凸轮机构 57

3.7.6钢带／产品 58

3.7.7插销装置 59

3.7.8模具加速器的其他应用 59

3.7.9模具复位弹簧 59

推荐阅读材料 60

第4章 冷弯成型生产线上的辅助加工 61

4.1辅助加工 61

4.2矫直 62

4.2.1矫直的必要性 62

4.2.2矫直的基本原则 62

4.2.3矫直辊 63

4.2.4矫直模 64

4.2.5矫直辊和矫直模组合式机构 65

4.2.6矫直机座 65

4.2.7特殊的矫直机 66

4.3张紧或松弛的生产线：在成型前、成型中或成型后切断 68

4.3.1概述 68

4.3.2在成型前切断 69

4.3.3在冷弯成型中进行定尺切断（或者两条成型生产线之间） 69

4.3.4切断后的辅助加工 69

4.3.5张紧的生产线 69

4.3.6松弛的生产线（“自由活套”进入和“自由活套”输出） 69

4.3.7在松弛的生产线上冲切 71

4.3.8压力机前后的活套 71

4.3.9停止—运行（Stop-and-Go）生产线 73

4.4辅助加工的位置 73

4.5固定冲模和飞冲模 74

4.5.1固定冲模 74

4.5.2飞冲模 74

4.6冲孔、冲多孔、切口和斜切 77

4.6.1定义 77

4.6.2冲孔 77

4.6.3冲多孔 77

4.6.4切口 77

4.6.5斜切 77

4.7穿孔和局部冲切 78

4.7.1穿孔 78

4.7.2局部冲切 78

4.8翻边、冲百叶孔和切缝 79

4.8.1孔翻边和压窝 79

4.8.2冲百叶孔 80

4.8.3切缝 80

4.9压纹和冲压 81

4.9.1压纹 81

4.9.2冲压 82

4.10弯曲 82

4.10.1通过二次冷弯成型进行弯曲 82

4.10.2切断模弯曲 84

4.10.3边部折弯 84

4.10.4边部两次折弯 84

4.10.5碾弯 84

4.10.6用轧辊碾弯 84

4.10.7复杂的弯角 85

4.11弯圆（扫掠） 85

4.11.1概述 85

4.11.2负载设计与辊弯型材弯圆的关系 86

4.11.3最小弯圆半径 88

4.11.4预切断型材的单独弯圆 89

4.11.5在冷弯成型机组上用轧辊进行弯圆 89

4.11.6不对称截面的弯圆 97

4.11.7通过控制起皱进行弯圆 97

4.11.8螺旋成型 98

4.11.9用模子或芯子弯圆 98

4.11.10冷弯成型加工对弯圆的影响 99

4.11.11冲切和压窝的影响 99

4.11.12弯圆模具的对准与调整 100

4.11.13控制弯圆半径和弯曲变半径 101

4.11.14弯圆后的定尺切断 101

4.11.15模具的材料和润滑 104

4.11.16通过减薄材料厚度来弯圆 104

4.12标记 105

4.13搭扣 105

4.14旋转冲模 106

4.14.1旋转冲模和机架 106

4.14.2旋转冲压 108

4.14.3压纹 112

4.14.4冲百叶孔和切缝 113

4.14.5压槽、模压与滚花 113

4.14.6分条和扩张 114

4.15不同板带和零件间的机械连接 115

4.15.1锁缝 115

4.15.2压紧 115

4.15.3切缝 115

4.15.4冷弯成型 116

4.15.5弹性卡入 118

4.15.6打钉 118

4.15.7压铆钉 118

4.15.8铆接 118

4.16胶接 118

4.17锡焊与铜焊 118

4.18电阻焊 119

4.18.1点焊 119

4.18.2缝焊 119

4.18.3其他焊接方式 119

4.19喷漆 120

4.20发泡 120

4.21打包 121

参考文献 121

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第5章 轧辊设计 122

5.1轧辊设计过程 122

5.2断面 124

5.2.1断面复杂性 124

5.2.2断面深度 124

5.2.3腹板宽度 126

5.2.4凹槽的弯曲或压延成型 127

5.2.5断面公差 128

5.2.6直线及平面偏差 128

5.2.7孔和切口位置公差 129

5.2.8表面外观公差 129

5.2.9长度公差 129

5.2.10弯曲直径 130

5.3产品成型方位和其他在线操作 132

5.3.1产品成型方位 132

5.3.2成型 132

5.3.3切断 132

5.3.4其他在线操作 134

5.4材料 136

5.4.1材料对轧辊设计的影响 136

5.4.2力学性能 137

5.4.3回弹 137

5.4.4张开 137

5.4.5材料公差 139

5.5冷弯成型轧机 145

5.5.1冷弯成型轧机对轧辊设计的影响 145

5.5.2轧机类型 147

5.5.3轴直径 149

5.5.4道次间距 149

5.5.5垂直距离 152

5.5.6下轴和轧机台面间距离 152

5.5.7键尺寸和键槽 152

5.5.8上轴驱动 153

5.5.9下轴驱动 154

5.5.10转速比 154

5.5.11成型线高度 155

5.5.12附加组件 156

5.5.13生产线方向 156

5.5.14电机和成型速度 156

5.5.15可用道次数 156

5.6模具设计的其他考虑 156

5.6.1轧辊更换要求 156

5.6.2轧辊分片 156

5.6.3用螺栓连接轧辊 159

5.6.4确定轧辊直径 160

5.7定位套和垫片 164

5.7.1定义 164

5.7.2定位套 164

5.7.3标准（整体）定位套 165

5.7.4分离定位套 165

5.7.5垫片 166

5.8计算板带宽度 167

5.8.1直线和弯曲体素 167

5.8.2人工计算板带宽度 168

5.8.3人工计算板料尺寸举例 170

5.9弯曲方法 170

5.9.1弯曲体素 170

5.9.2定长度法成型 171

5.9.3定半径成型 171

5.9.4混合应用定长度法和定半径法成型 172

5.9.5用哪一种方法 172

5.9.6补助弯曲 173

5.9.7辅辊（侧立辊） 174

5.9.8共面辊 177

5.9.9滑块和其他成型装置 177

5.10道次数 178

5.10.1艺术或科学 178

5.10.2道次数的影响因素 178

5.10.3道次数计算 180

5.11辊花图 186

5.11.1每个道次的截面 186

5.11.2第一道次轧辊的成型 188

5.11.3在最后道次成型 190

5.11.4操作者调节角度 190

5.12轧辊设计 191

5.12.1用于轧辊设计的板带宽度 191

5.12.2料端约束 191

5.12.3导入边缘 192

5.12.4轧辊的弯曲圆角 195

5.12.5轧辊倒圆角 197

5.12.6释放间隙 199

5.12.7互锁 200

5.12.8端部间隙 201

5.12.9轧辊长度 201

5.12.10开槽辊 203

5.12.11压花纹和其他凸出物的间隙 203

5.12.12过弯 204

5.13手工计算轧辊尺寸 205

5.14计算机辅助轧辊设计 208

5.15 举例 209

5.16轧辊标记系统 217

5.17轧辊方向 218

5.18安装图 218

5.18.1轧辊和定位套 218

5.18.2垫片 220

5.18.3弯曲图 220

5.18.4好的轧辊安装图 220

5.18.5更新安装图 221

参考文献 222

推荐阅读材料 223

第6章 材料 225

6.1设计时要考虑的因素 225

6.2机械特性 225

6.2.1弹性变形和塑性变形 226

6.2.2材料实验、屈服点、抗拉强度和伸长率 226

6.3金属的晶粒结构 230

6.4成型金属 230

6.5金属的冷作硬化 233

6.6热轧 233

6.7热轧和热轧-酸洗-涂油钢（H.R.P.O.） 234

6.8冷轧钢 234

6.9碳钢 235

6.10合金钢 236

6.10.1 HSLA（高强度低合金钢）和UHSS（超高强度钢） 236

6.10.2时效钢和冲压成型钢（drawing quality steels） 237

6.11不锈钢 238

6.11.1奥氏体不锈钢 238

6.11.2铁素体不锈钢 238

6.11.3马氏体不锈钢 238

6.11.4不锈钢的成型性 238

6.12金属覆层 239

6.13非金属涂层和复合板 240

6.14在成型过程中结合不同的材料 241

6.15铝 241

6.15.1轧制铝合金的牌号 241

6.15.2基本的回火牌号 242

6.15.3回火牌号 242

6.15.4包覆 242

6.15.5双金属材料 243

6.15.6铝的冷弯成型 243

6.16其他金属和材料 243

6.17金属前期工艺对冷弯成型的影响 243

6.17.1冶炼过程 243

6.17.2热轧和冷轧 244

6.17.3金属的拉伸矫平 246

6.17.4纵剪 246

6.18钢材的参考价格 248

参考文献 248

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第7章 润滑 250

7.1润滑的摩擦学 250

7.1.1摩擦 250

7.1.2磨损 251

7.1.3润滑的机理 252

7.1.4表面张力和润湿的作用 253

7.2润滑剂选择 254

7.2.1蒸发化合物 255

7.2.2化学溶液（人工合成） 255

7.2.3微乳化液（半人工合成） 255

7.2.4宏乳化液（乳状液） 255

7.2.5石油基润滑剂 256

7.2.6添加剂 256

7.3成型材料的表面性质 256

7.3.1钢 256

7.3.2镀锌钢 257

7.3.3非金属涂层材料 257

7.3.4不锈钢 258

7.3.5铝 258

7.3.6铜，青铜，黄铜 258

7.4辅助加工使用的润滑剂 258

7.4.1预先切口 258

7.4.2切断 258

7.4.3其他后成型操作和最终使用 259

7.5使用技术 259

7.5.1滴注 259

7.5.2辊涂 259

7.5.3再循环系统 260

7.5.4无气喷洒 261

7.6润滑的准备与维护 261

7.6.1润滑的准备 261

7.6.2润滑的维护和控制 261

7.6.3总体生产维护的润滑剂 262

7.7生产运行中的问题 267

7.7.1工模具磨损加速 267

7.7.2轧辊表面的金属黏附（它的原因和解决办法） 269

7.7.3难润滑表面 270

7.7.4涂层原料 270

7.7.5双金属 270

7.7.6成型产品的长期储存 270

7.7.7白锈 271

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第8章 卷带的加工、材料处理与工厂布局 273

8.1材料的流程 273

8.2卷带的处理和存储 274

8.2.1卷带的接收 274

8.2.2卷带的存储 274

8.2.3货架 275

8.2.4将卷带按轴线水平存放在地面上 275

8.2.5将卷带按轴线垂直存放在地面上 276

8.2.6卷带翻转机 276

8.3板材的处理和存储 277

8.3.1将板材捆放置于进给位置 277

8.3.2板材的分离与抓取 277

8.4在线卷带的处理 279

8.4.1在线卷带存储的目的 279

8.4.2开卷机装料台 279

8.4.3料仓式卷带装置 279

8.4.4卷带储料架 279

8.4.5卷带输送机 280

8.4.6旋转式卷带架 280

8.4.7卷带上料小车 281

8.5卷带料尾的焊接 283

8.5.1一些不常用的卷带焊接方法 283

8.5.2建议采用的卷带料头连接方法 284

8.5.3不建议采用的卷带端头连接方法 285

8.6储料装置（活套） 285

8.6.1高架活套与立式活套 285

8.6.2卧式活套 285

8.6.3立式旋转储料装置（活套） 286

8.6.4卷带连续堆放式送料和托盘开卷机 286

8.7板带的校平与精校 287

8.7.1需要校平的情况 287

8.7.2校平 287

8.7.3精校机和板型校整装置（shape corrector） 289

8.8板材在线的传输 289

8.8.1板材的抓取 289

8.8.2板材输送台 290

8.9成品的传输与打捆 291

8.9.1单一成品的处理 292

8.9.2分离和保护加工完的产品 295

8.10成品的存储 297

8.10.1车间内存储 298

8.10.2户外存储 298

8.10.3标记、计数与称重 298

8.10.4卡车装载 299

8.10.5轨道车辆 301

8.10.6集装箱 301

8.11材料运输设备 302

8.11.1叉车与侧开门货车 302

8.11.2起重机 302

8.12材料运输附件 305

8.12.1起重机附件 305

8.12.2 “C”型吊钩 305

8.12.3卷带抓具 305

8.12.4叉杆附件 306

8.12.5下吊钩卷料吊转 306

8.12.6吊索与吊链 306

8.12.7其他起重机附件 307

8.13起重机控制 307

8.13.1悬挂式控制 307

8.13.2座舱控制 307

8.13.3无线控制 307

8.14工厂布局 308

8.14.1材料的流程 308

参考文献 310

第9章 冷弯成型的产品设计 311

9.1薄壁产品的开发 311

9.2设计中要考虑的因素 312

9.2.1成型工艺对设计的影响 312

9.2.2选择圆角半径 312

9.2.3设计具有大圆角半径的产品 315

9.2.4有涂层产品的最小圆角半径 315

9.2.5预剪切和预切口件的最小圆角半径 316

9.2.6压花纹件的最小圆角半径 316

9.2.7弯角线不连续的冷弯成型 316

9.2.8平直段的宽度 317

9.2.9加强筋 318

9.3辅助加工 320

9.3.1生产线上的辅助加工 320

9.3.2冲孔 321

9.3.3旋转冲孔 326

9.3.4切口 326

9.3.5切缝、部分冲压、冲百叶孔和压花纹 327

9.3.6斜切 327

9.3.7纵剪 327

9.3.8定尺切断 328

9.3.9不同材料的连接 328

9.3.10在垂直于冷弯成型方向进行弯曲加工 328

9.3.11弯角线不平行或曲线成型 328

9.3.12弯圆和扫掠 329

9.3.13模压 329

9.3.14标记 329

9.3.15焊接、铜焊和锡焊 329

9.3.16涂层 330

9.3.17黏结、敛缝和发泡 331

9.4制造不同尺寸的断面 331

9.4.1螺旋管、面板和槽钢 331

9.4.2 C型钢和Z型钢 331

9.4.3建筑面板 332

9.5特殊产品的设计 333

9.6尺寸与公差 333

9.6.1尺寸标注 333

9.6.2公差标注 334

9.6.3长度和切断公差 335

9.6.4截面尺寸公差 335

9.6.5直线度与平整度误差 337

9.6.6其他公差（弯圆、冲孔、切口、压花纹等） 338

9.6.7其他公差例如毛刺和外观 339

9.6.8误差对成本的影响 339

参考文献 340

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第10章 设备安装、轧辊调试、维护和故障处理 341

10.1冷弯成型线的安装 341

10.1.1车间的布局 341

10.1.2（电、压缩空气、水等的）线路 341

10.1.3冷弯成型机组周围所需要的空间 342

10.1.4地基、地脚螺栓和水平测量 343

10.1.5安装冷弯成型机 344

10.1.6开卷机的对齐和安装 345

10.1.7冲床的对齐 347

10.1.8生产线上其他设备的对齐 347

10.1.9设备运转和人员培训 348

10.2轧辊安装和调试 348

10.2.1轧辊安装时要考虑的因素 348

10.2.2将轧辊安装到轴上 350

10.2.3检查轧辊缝隙 352

10.2.4矫直机的调试 353

10.3维护和备用零件 353

10.3.1手册 353

10.3.2一般的有预防性、预见性的维护程序 353

10.3.3润滑程序 354

10.3.4润滑剂使用指南 355

10.3.5轧机的维护 357

10.3.6机械式冲床的维护 362

10.3.7液压和气动式冲床的维护 362

10.3.8生产线上其他设备的维护 363

10.3.9轧机轴肩的对齐 363

10.3.10轧辊和工具的处理和存储 366

10.3.11备用零件 367

10.4故障的处理与预防 367

10.4.1故障产生的根源 367

10.4.2由设计和绘图引起的问题 368

10.4.3由材料引起的问题 369

10.4.4由设备引起的问题 369

10.4.5由模具引起的问题 370

10.4.6与劳动力的知识有关的故障 370

10.4.7故障处理 371

10.4.8故障预防 386

推荐阅读材料 386

第11章 金属板带的冷弯成型特性 388

11.1变形的不同类型 388

11.1.1横向弯曲 388

11.1.2冗余变形 388

11.2冗余变形的原因 389

11.2.1纵向伸长或收缩 389

11.2.2金属板带平面的横向拉伸和剪切 390

11.2.3纵向弯曲或回弹 391

11.3冗余变形对产品缺陷的影响 392

11.3.1纵向弯曲和扭曲 392

11.3.2边波 395

11.3.3中心（袋形）波 397

11.3.4角部皱褶（鲱骨波纹效应） 399

11.3.5边角裂纹和撕裂 399

11.3.6波纹板的非均匀回弹变形 400

11.3.7按长度切断后的张口 401

11.4金属板带变形的数学仿真 403

11.4.1变形金属板带的数学表达 403

11.4.2运动金属板带稳态变形的增量处理 405

11.4.3变形金属板带和单元的几何学和发生在板带中应变增量的定义 406

11.4.4优化变形曲面（D.C.S）的程序 407

11.4.5应力-应变关系（结构方程） 409

11.4.6变形功率 409

11.4.7一些分析结果 409

11.5轧辊轮廓的计算机设计系统 413

11.5.1使边部拉伸最小的辊花图 413

11.5.2变形功率相等的辊花 414

11.6冷弯成型的CAE 416

第12章 冷弯成型线的采购、教学和培训 418

12.1使用冷弯成型产品的原因 418

12.1.1降低生产成本 418

12.1.2增加现有产品的销售量，增加生产能力 418

12.1.3引进新产品 418

12.2实现冷弯成型生产的不同途径 418

12.2.1冷弯成型线的定制 419

12.2.2利用已有设备实现冷弯成型生产 419

12.2.3购买新生产线 419

12.2.4购买二手生产线 419

12.3产品评估 420

12.4生产线部件的选择 420

12.4.1进料部分 421

12.4.2冷弯成型轧机 421

12.4.3冲床 423

12.4.4长度测量 423

12.4.5成品的运输 423

12.5采购成型轧辊 424

12.6设备和轧辊的详细说明书 424

12.7验收 424

12.8教育和培训 425

12.8.1教育和培训是成功的一个关键要素 425

12.8.2冷弯成型生产线操作人员 425

12.8.3设备维护人员 426

12.8.4调整工、生产线管理员和工厂经理 427

12.8.5产品设计人员 427

12.8.6采购部和计划调度员 427

12.8.7管理人员和执行人员 427

12.8.8轧辊和设备设计人员 428

12.9激励机制 428

参考文献 428

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第13章 安全 429

13.1安全 429

13.2有关安全的通用定义 429

13.3安全设计流程 430

13.4确定机器或系统的极限 430

13.5确定危险的判据 431

13.5.1风险评估 432

13.5.2风险分析方法 432

13.5.3危险度评价 433

13.6通过设计减少危险 436

13.7保护措施 437

13.7.1防护挡板的类型 437

13.7.2防护装置的类型 438

13.7.3拉绳开关 439

13.7.4存在传感装置 439

13.8安全防护装置的选择 440

13.9安全防护装置需具备的特点 440

13.10信号和警告装置 441

13.11人员防护设备 441

13.12培训 442

13.13总结 443

参考文献 443

第14章 提高冷弯成型线的效率和案例研究 444

14.1产量、生产力和效率 444

14.2生产线的利用 444

14.3提高生产力 446

14.3.1低成本改进措施 446

14.3.2中高成本的改进措施 447

14.4案例研究 447

14.4.1案例研究说明 447

14.4.2案例研究“A”——帽形截面 448

14.4.3案例研究“B”——搁板 449

14.4.4案例研究“C”——中间柱 451

14.4.5案例研究“D”——护栏 451

14.4.6案例研究“E”——墙板和屋盖板 453

14.4.7案例分析“F”——特种产品 453

14.5模具和设备的初步成本分析 454

14.6初步的成本分析 454

14.6.1基本价格 454

14.6.2举例 455

第15章 特种与未来的冷弯成型技术 457

15.1过去的100年 457

15.2冷弯成型技术的未来 457

15.2.1改善设计及产品标准 457

15.2.2材料 458

15.2.3设备和工模具 458

15.2.4轧机中的材料变形 458

15.2.5轴的位置 460

15.2.6消除轴的挠曲 460

15.3拉拔式辊成型机：无驱动的轧辊 461

15.4张力辊成型 461

15.5组合辊式成型和冷拔 462

15.6开发新辊成型方法 462

15.6.1采用不平的原料 463

15.6.2弯角线不连续的冷弯成型 463

15.6.3非直线的弯角线冷弯成型 464

15.7冷弯成型工具 465

15.8减小初始材料的厚度 466

15.9加温成型 467

15.10热辊弯成型减薄截面厚度 467

15.11沿成型方向板带减薄的热轧成型 468

15.12热辊弯成型焊接截面 469

15.13其他“热”加工 471

15.14在线钎焊、铜焊与热处理 471

15.15热辊弯成型所需的设备和工具 471

15.15.1加热和冷却设备 471

15.15.2轧机特殊设计 472

15.15.3其他需要的设备 472

15.15.4轧辊孔型设计 472

15.15.5热辊弯成型的结论 472

15.16传统辊弯成型线的冲切 473

15.17计算机控制的冷弯成型线 473

参考文献 474

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