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拉弯在轨道交通领域的典型应用
高铁车头铝型材骨架采用多平面拉弯工艺，将6005A-T6铝合金型材弯制成半径2-8m的空间曲线。关键技术在于分段控制拉伸力:直线段保持120kN，弯角区提升至150kN以抑制回弹。常州某企业开发出"预拉伸+动态补拉"工艺，使25m长型材的直线度误差＜3mm。不锈钢拉弯则应用于地铁扶手系统，316L材质φ50×2mm管件经拉弯后，内弧减薄率控制在8%以内（行业标准15%）。这些部件必须通过EN 15085 CL1级焊接认证，且弯曲处需进行涡流探伤检测微裂纹。
【专利摘要】本发明公开了一种6061铝合金拉弯型材的生产工艺，属于铝合金加工技术领域，包括对原材料制备、型材生产、安装填充物及拉弯等工序的分别控制。本发明通过对Cr含量的改进和采取高温高速挤压穿水冷却的型材生产方法，改善了材料的内部组织，增加了晶粒的均匀性，使其易形成细小、均匀等轴晶，从而提高型材拉弯性能和成形表面质量，从根本上解决铝合金型材拉弯加工后表面缺陷问题。6061铝合金拉弯型材的生产工艺
绕弯成形工艺（1）绕弯成形工作原理绕弯工艺分两种工作模式:①模式1:如图13所示，外辊轮4绕内辊轮8做回转运动，并且在内外辊轮的径向辊压力作用下，材料被碾压成形，称为“行星轮式”。②模式2:如图14所示，材料1被U形夹3固定在弯模2上，弯模2做圆周运动并带动材料1在压紧模5及导向模4作用下完成弯弧。两种模式的区别在于:模式1材料纵向不动，而模式2材料在纵向随弯模运动，模式2在进行薄壁型材的弯弧中可以加入芯块，材料截面变形。绕弯成形在型材的弯弧工艺中被广泛应用，两种绕弯模式的有机结合可以进行复杂多弧度工件的实现，如图15中所示S形工件的绕弯。5.结语以上介绍的四种弯弧工艺是目前铝合金型材弯弧常用的方法，在实际工艺开发中，具体采用哪种工艺需要根据弯弧工件的设计和理论计算进行全面分析，还需结合各种类似的工件进行经验比对，在模具或工装的设计前期将弯弧件预计会出现的问题进行罗列，结合各工艺方法进行分析，在进行工装设计时有相应的措施来应对弯形中出现的问题。型材弯弧是一项综合的技术，各种弯弧原理需要吃透，且工艺设计人员在工作中需长期不断地总结经验，不断积累，才能针对各种各样的弯弧工件采取有效合理的弯弧生产方案。
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辊弯成形工艺（1）辊弯成形工作原理辊弯机一般分为立式辊弯机和卧式辊弯机，如图7、图8所示。立式辊弯机上料操作方便，对于长大工件则宜采用卧式，如图9所示。辊弯机各轴工艺位置均由伺服电动机控制，液压马达系统驱动各轴的联动，通过可编程序控制器（PLC）控制伺服电动机进行动作。在设备辊轮轴对工件进行辊弯的同时，设备上的编码器实时监测工件辊弯的弧长并将数据进行反馈系统，设备根据设定程序进行多次往复辊弯或多弧度辊弯的轨迹运动。
铝合金型材由于其高比强度、轻质和优良的成形性,越来越多地用作高速列车组的车体制造。在实际生产中,有效控制铝合金型材弯曲回弹并实现成形,依然是材料加工领域迫切需要解决的问题。本文分别通过解析计算和数值模拟方法对轨道列车开口结构型材弯曲成形中的回弹现象进行了研究,使用解析计算方法对型材弯曲回弹进行了预测,通过数值模拟方法对弯曲工艺参数进行优化,对于复杂曲率型材的成形,设计了拉压复合成形工艺。本文的主要研究内容及成果如下:(1)选择常用的6005A铝合金型材,进行了拉伸测试,获得了材料力学性能参数;选择3种典型型材零件,分别建立了拉弯成形、压弯成形和拉压复合弯曲成形的有限元模型。(2)对型材的弯曲加载过程和卸载回弹过程进行了受力分析,推导了型材弯曲加载后、卸载后和反向弹性加载后的应变表达式,建立了型材平面弯曲回弹的几何约束方程,并推导出型材拉弯和压弯成形回弹半径计算公式。将推导的回弹计算公式分别应用到三种型材弯曲成形的回弹计算中,并将计算结果与数值模拟结果进行了对析。结果表明在拉弯和压弯小曲率变形时,回弹解析计算结果与数值模拟结果的误差较小,其小误差范围分别为1.15%～2.26%和1.44%～1.83%。(3)通过数值模拟分析了不同工艺参数对铝合金型材拉弯成形的影响规律。结果显示,型材回弹量随预拉伸量、补拉伸量、包覆拉伸量和弯曲贴模角度的增大而减小,随着摩擦系数的增大而增大;型材成形后的截面畸变基本上随预拉伸量、补拉伸量和包覆拉伸量的增加而增加。将几种不同包覆拉伸量下型材回弹的模拟结果与解析计算结果进行对比研究,发现包覆拉伸量从0%增加到5%时,解析计算预测的回弹后半径值与数值模拟的相对偏差从1.83%降低到了1.01%。对铝合金型材压弯成形进行数值模拟,研究了弯曲半径、摩擦系数和弯曲中心角等工艺参数对型材压弯成形回弹的影响规律。模拟结果表明,在型材的同一位置上,弯曲半径和摩擦系数越大回弹越大,弯曲中心角越大回弹越小。(4)针对复杂曲率型材零件,提出了拉压复合成形方法。对先拉弯再分段压弯、压弯后补拉伸和拉弯-压弯同时加载的三种拉压复合成形方案进行了数值模拟研究。分析了型材拉压复合成形的规律,以及不同加载方式对回弹的影响。研究发现:在成形部大曲率型材时,采用先拉弯再分段压弯的成形方案可以有效改善拉弯加载下型材曲率过渡位置成形精度低的问题;采用压弯后补拉伸的成形方案可以在一定程度上减小压弯成形中回弹导致的成形误差。在成形收边-放边组合弯曲型材时,三种拉压复合成形方案中,先拉弯再分段压弯的回弹小,大回弹误差仅为1.4mm;拉弯-压弯同时加载的大回弹误差为2.8mm;采用压弯后补拉伸的成形方案同样可以降低压弯成形下的回弹,但整体成形精度并不高,大成形误差为9.1mm。