一种客车的冷弯座椅固定型材及其制造工艺的制作方法

本发明涉及一种用于客车座椅安装的异形结构件，更为具体地说是指一种客车的冷弯座椅固定型材及其制造工艺。

背景技术：

一直以来，传统客车的固定座椅所用的型材结构基本都是低强度钢方矩管+槽形型材进行手工焊接而成，这主要是因为传统客车的安装主要依靠人工操作，对操作工时和车身重量并不敏感。而该类低强度钢方矩管+槽形型材由于生产技术门槛低，采购方便且价格便宜，有利于成本的控制。

近年来，随着国家节能减排政策的不断推行，车辆轻量化法规愈发严苛，传统的低强度钢型材已经不再适应于客车的轻量化要求和成本控制要求，这就促进采用高强钢甚至超高强钢作为其产品的原材料，以达到高强减薄的效果。

另外，随着国民经济的发展，我国的劳动成本也逐年提升，传统的劳动密集型产业正被先进的自动化集成生产替代。而国内客车近几年来正全速与国际同行业接轨竞争，为达到减轻车身重量、降低劳动成本、提高产品质量和稳定性的目的，客车车身对能将结构件与功能件相结合为一体的精密异型材的呼声越来越高。

技术实现要素：

本发明为了解决上述存在的问题，提供一种客车冷弯座椅的固定型材及其制造工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种客车的冷弯座椅固定型材，包括一型材主体，所述型材主体的任意纵截面为“6”字形，该型材主体包括一起支撑作用的矩形方管和一用于固定客车冷弯座椅的翼板，所述矩形方管及翼板由一带钢一体成型，其中，所述矩形方管上端边缘具有一弧形结合段，所述翼板由所述弧形结合段向侧面延伸弯折形成。

进一步地，所述翼板的上端面与所述矩形方管的上端面平齐。

进一步地，所述翼板的纵截面为横向放置的l型结构。

进一步地，所述翼板是由所述带钢来回弯折形成的双层l型结构。

本发明冷弯座椅固定型材的制造工艺，包括如下步骤：

（1）、带钢选择：按照冷弯座椅固定型材的厚度及横截面展开的长度选择厚度及宽度相适配的带钢；

（2）、带钢21辊精密矫平：通过在线21辊精密矫平工序，对带钢进行矫平；

（3）、冷弯座椅固定型材粗轧阶段：粗轧阶段中主要采用上、下成对的变形轧辊，并在部分道次中辅以立辊和斜插辊，将带钢轧制为粗轧成形的冷弯座椅固定型材阶段；粗轧阶段为第1道次至第25道次，其中在第1道次至第21道次中，完成冷弯座椅固定型材主体结构成形，在第22道次至第25道次中，收缩轧辊间隙，挤压翼板部分原料；

（4）、激光焊接阶段：通过在线co2激光焊接工艺，配合第26道次的两组挤压轧辊，将冷弯座椅固定型材的翼板部分3块原料同时结合；

（5）、冷弯座椅固定型材精整阶段：在轧辊变形过程中，第27道次至第30道次是对粗轧成形和激光焊接后的冷弯座椅固定型材进行精整，使其达到各项精度要求。

在轧制变形过程中，每一阶段圆弧段逐步成形，翼板两层原料间隙由大变小，最终与产品值相等。

上述固定型材在轧辊的第1道次至第8道次中，型心逐步上移；在第9道次至第30道次中，型心保持不变。

上述步骤（5）中，第27道次至第29道次采用四辊分离式矫直头，以确保产品的平面度和直线度；第30道次采用土耳其头矫直机，调整冷弯座椅固定型材的扭曲度。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的冷弯座椅固定型材，由带钢一体成型，替代原有多件焊接结构，可采用精密辊压与激光焊接工艺，克服超高强钢在辊压型材焊接上的困难，实现产品厚度由4.0mm降低至2.0mm的减薄效果，实现轻量化和功能化的集成，具有重量轻、强度高的特点。

2、本发明固定型材的制造工艺，在轧制变形之前，采用在线21辊精密矫平工序，消除带钢中残余应力，避免因产品截面的复杂性引起的缺陷，确保本产品的尺寸精度；

3、本发明固定型材的制造工艺，轧制变形过程中，在第1道次至第8道次中，型心逐步上移，保证底部圆弧成形过程中始终保持在一条水平线上，确保底部圆弧尺寸精度和力学性能；在第9道次至第30道次中，型心保持不变，保证产品顶部成形过程中始终保持在一条水平线上，确保产品的尺寸精度和力学性能；

4、本发明固定型材的制造工艺，在粗轧阶段与精轧阶段之间，采用在线激光焊接工艺，完成翼板部分3块原料同时结合，保证产品结构的完整性和稳固性。

附图说明

图1是本发明冷弯座椅固定型材的安装示意图；

图2是本发明冷弯座椅固定型材剖视图；

图3是本发明冷弯座椅固定型材实施第1道轧制变形工艺图；

图4是本发明冷弯座椅固定型材实施第2道轧制变形工艺图；

图5是本发明冷弯座椅固定型材实施第3道轧制变形工艺图；

图6是本发明冷弯座椅固定型材实施第4道轧制变形工艺图；

图7是本发明冷弯座椅固定型材实施第5道轧制变形工艺图；

图8是本发明冷弯座椅固定型材实施第6道轧制变形工艺图；

图9是本发明冷弯座椅固定型材实施第7道轧制变形工艺图；

图10是本发明冷弯座椅固定型材实施第8道轧制变形工艺图；

图11是本发明冷弯座椅固定型材实施第9道轧制变形工艺图；

图12是本发明冷弯座椅固定型材实施第10道轧制变形工艺图；

图13是本发明冷弯座椅固定型材实施第11道轧制变形工艺图；

图14是本发明冷弯座椅固定型材实施第12道轧制变形工艺图；

图15是本发明冷弯座椅固定型材实施第13道轧制变形工艺图；

图16是本发明冷弯座椅固定型材实施第14道轧制变形工艺图；

图17是本发明冷弯座椅固定型材实施第15道轧制变形工艺图；

图18是本发明冷弯座椅固定型材实施第16道轧制变形工艺图；

图19是本发明冷弯座椅固定型材实施第17道轧制变形工艺图；

图20是本发明冷弯座椅固定型材实施第18道轧制变形工艺图；

图21是本发明冷弯座椅固定型材实施第19道轧制变形工艺图；

图22是本发明冷弯座椅固定型材实施第20道轧制变形工艺图；

图23是本发明冷弯座椅固定型材实施第21道轧制变形工艺图；

图24是本发明冷弯座椅固定型材实施第22道轧制变形工艺图；

图25是本发明冷弯座椅固定型材实施第23道轧制变形工艺图；

图26是本发明冷弯座椅固定型材实施第24道轧制变形工艺图；

图27是本发明冷弯座椅固定型材实施第25道轧制变形工艺图；

图28是本发明冷弯座椅固定型材实施第26道第1组轧制变形工艺图；

图29是本发明冷弯座椅固定型材实施第26道第2组轧制变形工艺图；

图30是本发明冷弯座椅固定型材实施第27道轧制变形工艺图；

图31是本发明冷弯座椅固定型材实施第28道轧制变形工艺图；

图32是本发明冷弯座椅固定型材实施第29道轧制变形工艺图；

图33是本发明冷弯座椅固定型材实施第30道轧制变形工艺图；

图中符号说明：j0101:产品编号；01-01至30-02：轧辊编号；n063或n080：轧辊轴径。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。

本发明提供一种客车的冷弯座椅固定型材，参照图1和图2，包括一型材主体10，所述型材主体的任意纵截面为“6”字形或近似“6”字形结构，包括一矩形方管11和一翼板12，其中，矩形方管11主要作为承载件，起到支撑作用；而翼板12为功能件，主要用于固定客车冷弯座椅。所述矩形方管11及翼板12由一带钢一体成型，其中，所述矩形方管11上端边缘具有一弧形结合段，所述翼板12由所述弧形结合段向侧面延伸弯折形成。

参照图2，上述翼板12的纵截面是带钢来回弯折形成的双层l型结构，保证翼板12的结构强度和安装功能，该翼板12的上端面与所述矩形方管11的上端面平齐。

本发明还提供具有上述冷弯座椅固定型材的制造工艺，该制造工艺是将纵剪带钢放在连续多功能辊压生产线上，由多道轧辊连续辊压成型并进行激光焊接，该工艺包括如下阶段：

带钢选择：按照冷弯座椅固定型材的厚度选择带钢的厚度，按照冷弯座椅固定型材的横截面展开长度选择带钢的宽度阶段。本发明实施例的冷弯座椅固定型材成品是：厚度=2.0mm；圆弧半径=4.0mm；冷弯座椅固定型材总高=40.0mm，总宽=80.0mm；采用带钢规格为：2.0*240mm；材质为qste700tm超高强钢，进行纵剪；

带钢21辊精密矫平：通过在线21辊精密矫平工序，对带钢进行矫平，消除带钢参与应力，提高带钢平整度，避免辊压成形后产生扭曲、拱形等缺陷；具体操作为：带钢由开卷阶段展开后插入矫平机入口，并完成自动工装加持，随后在21道次上下错位的轧辊作用下，带钢产生波浪式上下反复弯曲，进行矫平；

冷弯座椅固定型材粗轧阶段：辊压变形过程共分为30道次，其中粗轧阶段为第1道次至第25道次，粗轧阶段中主要采用上、下成对的变形轧辊，并在部分道次中辅以立辊和斜插辊，将带钢轧制为粗轧成形的冷弯座椅固定型材阶段；其中在第1道次至第21道次中，完成冷弯座椅固定型材主体结构成形；在第22道次至第25道次中，收缩轧辊间隙，挤压翼板部分原料；具体操作如下：

1）第1道次轧辊变形：

如图3所示，上轧辊01-01，下轧辊01-02、01-03、01-04，是成对的变形轧辊；轧制角a1-1=170°，轧制角a1-2=170°；a1-1=a1-2。轧辊圆弧半径r1-1=33.97mm，r1-2=24.46mm；

2）第2道次轧辊变形：

如图4所示，上轧辊02-05、02-106，下轧辊02-01、02-02、02-03、02-04，是成对的变形轧辊；轧制角a2-1=168°，轧制角a2-2=158°，轧制角a2-3=158°，轧制角a2-4=168°；a2-1=a2-4，a2-2=a2-3。轧辊圆弧半径r2-1=28.14mm，r2-2=14.90mm，r2-3=10.60mm，r2-4=36.19mm；

3）第3道次轧辊变形：

如图5所示，上轧辊03-05、03-106，下轧辊03-01、03-02、03-03、03-04，是成对的变形轧辊；轧制角a3-1=154°，轧制角a3-2=144°，轧制角a3-3=144°，轧制角a3-4=154°；a3-1=a3-4，a3-2=a3-3。轧辊圆弧半径r3-1=12.47mm，r3-2=8.75mm，r3-3=6.15mm，r3-4=16.17mm；

4）第4道次轧辊变形：

如图6所示，上轧辊04-05、04-06，下轧辊04-01、04-02、04-03、04-104，是成对的变形轧辊；轧制角a4-1=139°，轧制角a4-2=129°，轧制角a4-3=129°，轧制角a4-4=139°；a4-1=a4-4，a4-2=a4-3。轧辊圆弧半径r4-1=7.58mm，r4-2=5.93mm，r4-3=4.11mm，r4-4=9.91mm；

5）第5道次轧辊变形：

如图7所示，上轧辊05-05、05-06，下轧辊05-01、05-02、05-03、05-104，是成对的变形轧辊；轧制角a5-1=125°，轧制角a5-2=115°，轧制角a5-3=115°，轧制角a5-4=125°；a5-1=a5-4，a5-2=a5-3。轧辊圆弧半径r5-1=5.43mm，r5-2=4.47mm，r5-3=3.07mm，r5-4=7.16mm；

6）第6道次轧辊变形：

如图8所示，上轧辊06-05、06-106，下轧辊06-01、06-02、06-03、06-104，是成对的变形轧辊；轧制角a6-1=112°，轧制角a6-2=102°，轧制角a6-3=102°，轧制角a6-4=112°；a6-1=a6-4，a6-2=a6-3。轧辊圆弧半径r6-1=4.24mm，r6-2=3.59mm，r6-3=2.43mm，r6-4=5.62mm；

7）第7道次轧辊变形：

如图9所示，上轧辊07-03，下轧辊07-01、07-02，立辊07-04、07-05，是成对的变形轧辊；轧制角a7-1=110°，轧制角a7-2=90°，轧制角a7-3=90°，轧制角a7-4=110°；a7-1=a7-4，a7-2=a7-3。轧辊圆弧半径r7-1=3.48mm，r7-2=3.00mm，r7-3=2.00mm，r7-4=4.65mm；

8）第8道次轧辊变形：

如图10所示，上轧辊08-03、08-104，下轧辊08-01、08-02，是成对的变形轧辊；轧制角a8-1=90°，轧制角a8-2=90°；a8-1=a8-2。轧辊圆弧半径r8-1=3.00mm，r8-2=4.03mm；

9）第9道次轧辊变形：

如图11所示，上轧辊09-03、09-104，下轧辊09-01、09-02，是成对的变形轧辊；轧制角a9-1=165°，轧制角a9-2=165°；a9-1=a9-2。轧辊圆弧半径r9-1=22.32mm，r9-2=28.54mm；

10）第10道次轧辊变形：

如图12所示，上轧辊10-03、10-104，下轧辊10-01、10-02，是成对的变形轧辊；轧制角a10-1=150°，轧制角a10-2=150°；a10-1=a10-2。轧辊圆弧半径r10-1=10.68mm，r10-2=13.78mm；

11）第11道次轧辊变形：

如图13所示，上轧辊11-03、11-104，下轧辊11-01、11-02，是成对的变形轧辊；轧制角a11-1=135°，轧制角a11-2=135°；a11-1=a11-2。轧辊圆弧半径r11-1=6.83mm，r11-2=8.88mm；

12）第12道次轧辊变形：

如图14所示，上轧辊12-03、12-104，下轧辊12-01、12-02，立辊12-06，是成对的变形轧辊；轧制角a12-1=120°，轧制角a12-2=120°；a12-1=a12-2。轧辊圆弧半径r12-1=4.91mm，r12-2=6.44mm；

13）第13道次轧辊变形：

如图15所示，上轧辊13-03、13-104，下轧辊13-01、13-02，立辊13-05、13-06，是成对的变形轧辊；轧制角a13-1=105°，轧制角a13-2=105°；a1=a2。轧辊圆弧半径r13-1=3.77mm，r13-2=4.97mm；

14）第14道次轧辊变形：

如图16所示，上轧辊14-03、14-104，下轧辊14-01、14-02，立辊14-05、14-06，是成对的变形轧辊；轧制角a14-1=90°，轧制角a14-2=90°；a1=a2。轧辊圆弧半径r14-1=3.00mm，r14-2=4.00mm；

15）第15道次轧辊变形：

如图17所示，上轧辊15-04、15-105，下轧辊15-01、15-02、15-03，立辊15-106，是成对的变形轧辊；轧制角a15-1=170°，轧制角a15-2=80°；a15-1>a15-2。轧辊圆弧半径r15-1=20.08mm，r15-2=3.54mm；

16）第16道次轧辊变形：

如图18所示，上轧辊16-04、16-105，16-106，下轧辊16-01、16-02、16-03，是成对的变形轧辊；轧制角a16-1=158°，轧制角a16-2=73°；a16-1>a16-2。轧辊圆弧半径r16-1=8.63mm，r16-2=2.90mm；

17）第17道次轧辊变形：

如图19所示，斜插辊17-103，下轧辊17-01、17-02，立辊17-104，是成对的变形轧辊；轧制角a17-1=49°。轧辊圆弧半径r17-1=2.49mm；

18）第18道次轧辊变形：

如图20所示，斜插辊18-03，下轧辊18-01、18-02，是成对的变形轧辊；轧制角a18-1=140°。轧辊圆弧半径r18-1=4.40mm；

19）第19道次轧辊变形：

如图21所示，斜插辊19-03，下轧辊19-01、19-02，是成对的变形轧辊；轧制角a19-1=122°。轧辊圆弧半径r19-1=3.00mm；

20）第20道次轧辊变形：

如图22所示，斜插辊20-103，下轧辊20-01、20-02，立辊20-104，是成对的变形轧辊；轧制角a20-1=35°。轧辊圆弧半径r20-1=2.16mm；

21）第21道次轧辊变形：

如图23所示，上轧辊21-04、21-05，下轧辊21-01、21-02、21-03，是成对的变形轧辊；轧制角a21-1=112°，轧制角a21-2=22°；a21-1>a21-2。轧辊圆弧半径r21-1=3.00mm，r21-2=1.91mm；

22）第22道次轧辊变形：

如图24所示，上轧辊22-04、22-05，下轧辊22-01、22-02、22-03，立辊22-06，是成对的变形轧辊；轧制角a22-1=102°，轧制角a22-2=10°；a1=a2。轧辊圆弧半径r22-1=3.00mm，r22-2=1.71mm；

23）第23道次轧辊变形：

如图25所示，上轧辊23-103、23-104a，下轧辊23-01、23-02，立辊23-04、23-05，是成对的变形轧辊；轧制角a23-1=95°。轧辊圆弧半径r23-1=3.00mm，r23-2=1.56mm；

24）第24道次轧辊变形：

如图26所示，上轧辊24-03，下轧辊24-01、24-backup，立辊24-04、24-05，是成对的变形轧辊；轧制角a24-1=30°。轧辊圆弧半径r24-1=1.00mm；

25）第25道次轧辊变形：

如图27所示，上轧辊25-03，下轧辊25-01、25-backup，立辊25-04、25-05，是成对的变形轧辊；轧制角a25-1=90°。轧辊圆弧半径r25-1=3.0mm；

激光焊接阶段，将翼板的3部分原料结合：通过在线co2激光焊接工艺，配合第26道次的两组挤压轧辊，将冷弯座椅固定型材的翼板部分3块原料同时结合；具体挤压如下：

27）第26道次第一组挤压辊：

如图28所示，斜插辊26-03、26-05，下轧辊26-01，立辊26-02、26-04，是成对的挤压轧辊；轧制角a26-1=89.5°。轧辊圆弧半径r26-1=3.0mm；

28）第26道次第二组挤压辊：

如图28所示，立辊26a-1、26a-2，是成对的挤压轧辊；轧制角a26-1=89.5°。轧辊圆弧半径r26-1=3.0mm；

29）冷弯座椅固定型材精整阶段：在轧辊变形过程中，如图29至图32所示，第27道次至第30道次是对粗轧成形和激光焊接后的冷弯座椅固定型材进行精整，使其达到各项精度要求；具体精整如下：

30）第27道次、第28道次、第29道次采用四辊分离式矫直头，以确保直边的平面度和直线度，以达到产品规定要求：

31）第30道次采用土耳其头矫直机，调整冷弯座椅固定型材的扭曲度，以达到产品规定要求。

32）轧制变形过程每一阶段圆弧段逐步成形，即在第1道次至第25道次变形全部过程中，每一道次的轧辊圆弧半径r值由大变小，且翼板两层原料间隙由大变小，最终与产品值相等；

33）产品型心在成形过程中发生改变：在轧辊变形过程中，第1道次至第8道次中，型心逐步上移；在第9道次至第30道次中，型心保持不变。以保证成形型材截面每个阶段，圆弧中心始终在一条直线上。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。