專利名稱：：自行車不等壁管生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，特別適合于自行車車架和前叉所用不等壁管的加工。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的自行車的車架和前叉所用的管件，無(wú)論其橫截面形狀為圓形或者異形，其縱向壁厚大都是等厚的，也就是說(shuō)不是按管件實(shí)際受力的大小而改變管壁厚度的，就自行車車架用管而言是一種等截面梁。這種車耗鋼材多，車體重，不經(jīng)濟(jì)。而解決這一問題的途徑，目前的潮流是采用不等壁管，保證自行車管件中，應(yīng)力大的地方管壁厚，應(yīng)力小的地方管壁薄，符合“等強(qiáng)度梁”原理。但對(duì)于這種管件的加工，目前在國(guó)內(nèi)依然是個(gè)難題。《自行車科技》雜志1982年第2期和1984年第四期上刊登的沈陽(yáng)自行車廠王典鑫的“對(duì)等壁管和不等壁管自行車車體的靜應(yīng)力和靜變形的研究”一文和朱松林的“對(duì)車架雙向不等壁管加工工藝探討”一文，它們雖然都對(duì)用于生產(chǎn)自行車的不等壁管件的生產(chǎn)工藝有過(guò)探討，但前者主要是針對(duì)自行車各管件的受力狀況來(lái)分析采用不等壁管的優(yōu)點(diǎn)，它對(duì)于不等壁管的加工工藝幾乎沒有涉及。而后者所探討的雖是雙向不等壁管的加工工藝，但由于它采用的是拔制工藝，所生產(chǎn)出的不等壁管仍不能滿足自行車管件彎矩的變化，不符合等強(qiáng)度梁。國(guó)外雖然也有不等壁管自行車，如雷諾公司的531和571不等壁管，可倫巴斯公司生產(chǎn)的專用于自行車的不等壁管。但他們對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)、工藝則是絕對(duì)保密的。本發(fā)明的目的就是為了解決自行車不等壁管加工問題，提出一種新的自行車不等管生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)出的自行車不等壁管符合“等強(qiáng)度梁”原理，保證不等壁管自行車各不等壁管件中，應(yīng)力小的地方管壁薄，應(yīng).力大的地方管壁厚，符合安全經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)原則。本發(fā)明采用如下工藝路線(1)鋼帶開卷縱剪成條料-(2)條料軟化退火-(3)酸洗-(4)清洗-(5)條料軋制-(6)高頻制管-(7)支管切斷-(8)支管分切-流入自行車生產(chǎn)線。其中，工序(1)-(4)和工序(6)基本上同普通自行車管件的生產(chǎn)工藝相同。在工序(5)中，條料軋制是采用四輥冷軋機(jī)將條料一次軋制成所設(shè)計(jì)不等壁厚的條料，在四輥冷軋機(jī)工作輥2上開有比條料寬度寬的并與工作輥2外圓不同心的偏心圓弧槽。該偏心圓弧槽的圓弧是按設(shè)計(jì)人員對(duì)不等壁管自行車的不等壁管件壁厚變化的設(shè)計(jì)形式而設(shè)計(jì)制造的，它有三種設(shè)計(jì)方案，適用于不同的范圍。方案1.取工作輥2的直徑φ2＝(e+QS-TV+β)/(π)。其中，e為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁自行車中某一管件毛料的實(shí)際長(zhǎng)度，QS為設(shè)計(jì)人員按等強(qiáng)度梁原則設(shè)計(jì)的不等壁管自行車中某一管件一端管壁壁厚變化范圍的長(zhǎng)度，TV為設(shè)計(jì)人員按等強(qiáng)度梁原則設(shè)計(jì)的不管壁管自行車中某一管件另一端管壁壁厚變化范圍的長(zhǎng)度，QS＞TV，β為切斷余量，以下均為同一解釋。在工作輥2某一橫截面圓圓周上任取一點(diǎn)J，通過(guò)J點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，使JJ1＝t2-t1(t2為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁管最厚處的厚度，t1為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁管最薄處的厚度，以下均為同一解釋)，另外再在J點(diǎn)兩邊的圓周上各取一點(diǎn)E、F，使＝＝QS+β/2，則由J1EF三點(diǎn)所組成的圓弧，即為所開偏心圓弧槽的圓弧。按此方法設(shè)計(jì)的工作輥2所軋制出的不等壁厚條料，在工序(6)中，先把條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處在每卷?xiàng)l料的最厚點(diǎn)處，其余料要剪掉，然后將該條料喂入高頻制管軋機(jī)中軋制。在工序(7)中，將經(jīng)高頻制管后的支管切斷，支管切斷長(zhǎng)度為n(e+QS-TV)+(n-1)β，(n為正整數(shù)，以下均為同一解釋)。在工序(8)中，先將以上支管分切成n根長(zhǎng)度為e+QS-TV的管件，然后再將每根管件的一端長(zhǎng)度為QS-TV的余料切除，剩下的即為所需不等壁厚管件。用該方法生產(chǎn)的不等壁厚管件，它不但符合等強(qiáng)度梁原理，也是精度較高的等強(qiáng)度梁。方案2.取工作輥2的直徑φ2＝(e+β)/(π)，在工作輥2某一橫截面圓圓周上任取一點(diǎn)J，在通過(guò)J點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，使JJ1＝t2-t1，另外再在J點(diǎn)兩邊的圓周上各取一點(diǎn)E、F，使＝QS+β/2，＝TV+β/2，則由J1EF三點(diǎn)所組成的圓弧，即為所開偏心圓弧槽的圓弧。按此方法設(shè)計(jì)的工作輥2所軋制出的不等壁厚條料，在工序(6)中，先把條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處一側(cè)1/2(QS-TV)長(zhǎng)度處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處在每卷?xiàng)l料最厚點(diǎn)處與上述同一側(cè)的1/2(QS-TV)長(zhǎng)度處，其余料要剪掉，然后將該條料喂入高頻制管軋機(jī)中軋制。在工序(7)中，將經(jīng)高頻制管后的支管切斷，支管切斷長(zhǎng)度為ne+(n-1)β。在工序(8)中，將以上支管分切成n根長(zhǎng)度為e的管件，該管件即為所需不等壁厚的管件。用該方法生產(chǎn)的不等壁厚管件，它雖然符合等強(qiáng)度梁原理，卻沒有用方案1.生產(chǎn)的不等壁厚管件精度高，重量輕，但節(jié)約鋼材幅度大。方案3取工作輥2的直徑φ2＝(2(e+β))/(π)，在工作輥2某一橫截面圓周上任取一點(diǎn)J，通過(guò)J點(diǎn)作圓心線交外圓于M點(diǎn)，在通過(guò)JM點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，使JJ1＝t2-t1，則以J1M長(zhǎng)度為直徑所組成的圓弧，即為所開偏心圓弧槽的圓弧。按此方法設(shè)計(jì)的工作輥2所軋制出的不等壁厚條料，在工序(6)中，先把該條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處在每卷?xiàng)l料最厚點(diǎn)處，其余料要剪掉，然后將條料喂入高頻制管機(jī)中軋制。在工序(7)中，將經(jīng)高頻制管后的支管切斷，支管切斷長(zhǎng)度為2ne+(2n-1)β，在工序(8)中，先將以上長(zhǎng)度的支管分切成n根長(zhǎng)度為2e+β的管件，再將該管件從中間切斷，分為長(zhǎng)度相等的兩根管件。該管件即為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁管自行車中前叉不等壁管坯，該管坯隨后進(jìn)入軋錐管工序。該方法適合于不等壁管自行車前叉的生產(chǎn)，它符合等強(qiáng)度梁原理，生產(chǎn)出的前叉是精度很高的等強(qiáng)度梁。綜上所述，本發(fā)明解決了符合“等強(qiáng)度梁”原理的自行車不等壁管加工問題。按本發(fā)明所述的方案1.制造的不等壁管件，是精確的等強(qiáng)度梁，用此管件所生產(chǎn)的自行車，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，其車體重量輕，節(jié)省材料。按方案。2.制造的不等壁管件，是近似的等強(qiáng)度梁，所生產(chǎn)的不等壁管自行車，比按方案1.生產(chǎn)的自行車節(jié)省材料的幅度大，制造也簡(jiǎn)單。按方案3制造的不等壁管件，適合于自行車前叉軋錐管前管坯的生產(chǎn)。因此，可根據(jù)不同要求的自行車，來(lái)選擇按方案1.還是按方案2.生產(chǎn)不等壁管件。以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖1是按等強(qiáng)度梁原理設(shè)計(jì)的不等壁管自行車車架圖2是四輥冷軋機(jī)的軋輥布置3是工作輥軋制條料的狀態(tài)4是按方案1.設(shè)計(jì)的工作輥2的截面5是按方案2.設(shè)計(jì)的工作輥2的截面6是按方案3設(shè)計(jì)的工作輥2的截面圖本發(fā)明的工藝路線如下，(1)鋼帶開卷縱剪成條料-(2)條料軟化退火-(3)酸洗-(4)清洗-(5)條料軋制-(6)高頻制管-(7)支管切斷-(8)支管分切-流入自行車生產(chǎn)線。其中，工序(1)是將卷成盤狀的鋼帶開卷，并縱剪成寬度B+10＝π(D-0·2-t1+ΔD)+ζ+2的條料。式中，D為予制鋼管的直徑。ΔD為制管過(guò)程中的定徑余量(按表1取值)，ζ為制管過(guò)程中的焊接余量(按表2取值)。表1D≤33.533.5～48△D0.60.7</table></tables>表2ζ＝kt1t1＜22～3K0.9～10.8～0.9</table></tables>工序(2)是將縱剪后的條料進(jìn)行軟化退火，退火后的條料硬度應(yīng)符合軋制變形率的要求。工序(3)對(duì)退火后的條料進(jìn)行酸洗，目的是將條料表面清除干凈。工序(4)包括沖洗、中和、刷洗，目的是將條料表面的酸液和雜質(zhì)消除掉。工序(5)將清洗干凈的條料送入四輥冷軋機(jī)中，一次軋制成所設(shè)計(jì)不等壁厚的條料。在四輥冷軋機(jī)上有四根軋輥，其布置方式見圖2，其中，輥1和輥4是支承輥，輥2和輥3是工作輥，φ1＝φ4，φ2＝φ3，在工作輥2的中部開有一個(gè)比所軋條料寬度寬20～30mm的偏心圓弧槽，該圓弧槽是在磨床上磨削加工的。在條料的軋制過(guò)程中，軋輥的調(diào)試平行度要高一些，盡量使軋制后條料的鐮刀彎控制在2mm以內(nèi)，工作輥2和工作輥3之間的間隙要調(diào)整到t1的寬度。條料冷軋后其硬度明顯增加，當(dāng)條料的硬度HRB＞82時(shí)，需對(duì)條料再次進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行高頻制管，當(dāng)條料的硬度HRB≤82時(shí)，可不必對(duì)條料進(jìn)行退火處理，直接進(jìn)入高頻制管工序。工序(6)將經(jīng)軋制后的條料，送入高頻制管機(jī)中進(jìn)行制管。在高頻制管機(jī)前邊安裝有切邊刀具，先對(duì)軋制后的條料進(jìn)行切邊，條料切邊后的寬度B+10＝π(D-0·2-t1+ΔD)+ζ，然后再對(duì)切邊后的條料進(jìn)行高頻制管。從高頻制管焊接角度來(lái)看，管件的焊接是以塑性狀態(tài)最好，但塑性焊接的溫度范圍較窄(約1250～1380℃)，并不好控制，所以一般操作人員都采用較高的溫度，使管坯的兩邊緣熔化，這時(shí)焊口處有火花噴射。就本發(fā)明的不等壁管焊接來(lái)說(shuō)，當(dāng)見到某處噴射火花時(shí)(是管壁薄的部位)，正是管壁厚的部位在焊接較為恰當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，即呈現(xiàn)出塑性狀態(tài)(指低碳鋼)，在這種情況下焊接，便可保證不等壁管的焊接質(zhì)量。工序(7)在高頻制管機(jī)上對(duì)支管進(jìn)行切斷，其支管長(zhǎng)度應(yīng)控制在5m以內(nèi)，切斷長(zhǎng)度的測(cè)量，應(yīng)以支管端部為基準(zhǔn)，這樣才能保證方案1.和方案3中的切斷點(diǎn)在支管管壁最厚點(diǎn)處，保證方案2.中的切斷點(diǎn)在支管管壁最厚處一側(cè)的1/2(QS-TV)長(zhǎng)度處。支管切斷后將其捆扎，標(biāo)明該管的用途。工序(8)在無(wú)齒鋸上對(duì)各支管進(jìn)行分切，分切之后的管件作方向標(biāo)記。權(quán)利要求1.一種自行車不等壁管生產(chǎn)工藝。采用如下工藝路線(1)鋼帶開卷縱剪成條料--(2)條料軟化退火--(3)酸洗--(4)清洗--(5)條料軋制--(6)高頻制管--(7)支管切斷--(8)支管分切--流入自行車生產(chǎn)線，其特征在于工序(5)條料軋制采用四輥冷軋機(jī)將條料一次軋制成所設(shè)計(jì)不等壁厚的條料，在四輥冷軋機(jī)工作輥2上開有比條料寬度寬的并與工作輥2外圓不同心的偏心圓弧槽。2.按照權(quán)利要求1所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于工序(5)中的四輥冷軋機(jī)中的工作輥2的直徑φ2＝(e+QS-TV+β)/(π)在工作輥2上所開偏心圓弧槽的圓弧按如下方法獲得，在工作輥2上的某一橫截面圓圓周上任取一點(diǎn)J，在通過(guò)J點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，＝的圓弧。3.按照權(quán)利要求1所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于工序(5)中的四輥冷軋機(jī)中的工作輥2的直徑φ2＝(e+β)/(π)，工作輥2上所開偏心圓弧槽的圓弧按如下方法獲得，在工作輥2上的某一橫截面圓圓周上任取一點(diǎn)J，在通過(guò)J點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，＝QS+β/2，＝TV+β/2，偏心圓弧槽的圓弧。4.按照權(quán)利要求1所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于工序(5)中的四輥冷軋機(jī)中的工作輥2的直徑φ2＝(2(e+β))/(π)，在工作輥2上所開偏心圓弧槽的圓弧按如下方法獲得，在工作輥2上的某一橫截面圓圓周上任取一點(diǎn)J，通過(guò)J點(diǎn)作圓心線交外圓于M點(diǎn)，在通過(guò)J、M點(diǎn)的圓心線上取一點(diǎn)J1，使JJ1＝t2-t1，則以J1M長(zhǎng)度為直徑所組成的圓弧，即為所開偏心圓弧槽的圓弧。5.按照權(quán)利要求1或2所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于在工序(6)中，先把條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處在每卷?xiàng)l料的最厚點(diǎn)處，其余料要剪掉，然后將條料喂入高頻制管軋機(jī)中軋制，在工序(7)中，支管切斷長(zhǎng)度為n(e+QS-TV)+(n-1)β，在工序(8)中，先將以上支管分切成n根長(zhǎng)度為e+QS-TV的管件，然后再將每根管件一端長(zhǎng)度為QS-TV的余料切除。6.按照權(quán)利要求1或3所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于在工序(6)中，先把條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處一側(cè)1/2(QS-TV)長(zhǎng)度處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處，在每卷?xiàng)l料最厚點(diǎn)處與上述同一側(cè)的1/2(QS-TV)長(zhǎng)度處，其余料要剪掉，然后將條料喂入高頻制管軋機(jī)中軋制，在工序(7)中，支管切斷的切斷長(zhǎng)度為ne+(n-1)β，在工序(8)中，將以上支管分切成n根長(zhǎng)度為e的管件。7.按照權(quán)利要求1或4所述的自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，其特征在于在工序(6)中，先將條料從頭部第一個(gè)最厚點(diǎn)處剪斷，每卷?xiàng)l料之間焊接的接頭處，在每卷?xiàng)l料最厚點(diǎn)處，其余料要剪掉，然后將條料喂入高頻制管機(jī)中軋制。在工序(7)中，支管切斷的切斷長(zhǎng)度為2ne+(2n-1)β，在工序(8)中，先將以上長(zhǎng)度的支管分切成n根長(zhǎng)度為2e+β的管件，再將管件從中間切斷，分為長(zhǎng)度相等的兩根管件。以上各權(quán)利要求中，e為所設(shè)計(jì)不等壁管自行車中某一管件毛料的實(shí)際長(zhǎng)度，QS為按等強(qiáng)度梁原則設(shè)計(jì)的不等壁管自行車中某一管件一端管壁壁厚變化范圍的長(zhǎng)度，TV為按等強(qiáng)度梁原則設(shè)計(jì)的不等壁管自行車某一管件另一端管壁壁厚變化范圍的長(zhǎng)度，其中，QS＞TV，t2為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁管最厚處的厚度，t1為設(shè)計(jì)人員所設(shè)計(jì)不等壁管最薄處的厚度，n為正整數(shù)，β為切斷余量。全文摘要一種自行車不等壁管生產(chǎn)工藝，采用(1)鋼帶開卷縱剪成條料—(2)條料軟化退火—(3)酸洗—(4)清洗—(5)條料軋制—(6)高頻制管—(7)支管切斷—(8)支管分切—流入自行車生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝，其工序(5)是采用四輥冷軋機(jī)將條料一次軋制成所設(shè)計(jì)不等壁厚的條料。本發(fā)明解決了符合“等強(qiáng)度梁”原理的自行車不等壁管加工問題，用按本發(fā)明制造的不等壁管所生產(chǎn)的自行車，其車體重量輕，省料幅度大。文檔編號(hào)B21H8/02GK1042101SQ8810734公開日1990年5月16日申請(qǐng)日期1988年10月21日優(yōu)先權(quán)日1988年10月21日發(fā)明者王振亞申請(qǐng)人:王振亞