摘要：在冷弯型钢变形工艺设计及生产过程中，会遇到很多难题，解决这些问题通常采用技术分析和QC活动的方式方法，特别是现代手段CAD、CAM等。本文介绍的是另类的一种方法，即借助创新思维发现问题解决问题，介绍了两个案例，一个案例解决了一种较复杂截面冷弯型钢转角处减薄量问题，提出创新工艺设计，一个案例是通过创新减小轧辊基径，降低成本。
关键词：创新思维；工艺设计
实现一种截面冷弯型钢产品的加工，要从工艺设计开始，工艺设计第一步就是要根据产品截面形状和要求设计工艺路线包括变形方式，然后根据企业现有资源选择试制或生产机组，辅以现代的设计工具CAD和相关软件之后效率更高。然而在工艺设计工程中，不如愿的事情也经常发生，也会遇到很多难题。如图1所示截面的冷弯型钢，工艺设计确认焊接前变形需要20个变形架次，厚度t=8mm的甚至需要25架次，而我们现有的机组能力不足，采取的方法是：第一，在现有机组上两架牌坊中间再增加机架；第二，增大每一道的变形角，使用较少的变形架次。结果试生产出来的产品问题很多，见下所述，最后通过创新，改变工艺设计，生产出了符合预期的产品。如图2（a）、（b）所示，同是四辊万能变形机架，但轧辊基径有两种，轧辊大小相差很大，对于同一个产品来说，投入成本显然有高有低，毫无疑问选择低成本投入，这一切都是通过我们研发团队思维创新、开动脑筋实现的。
1什么是创新思维
（1）思维是一种认识，一种意识。（2）创新思维就是大脑构思创意的过程，即开动脑筋去想点子。科学技术发展的源泉是发明创造，进行发明创造就需要有创造力，创新思维是构成创造力的核心。创新就是不受现成的、常规的思路约束，寻求对问题全新的、独特的解决方法的思维过程，创新思维最大特点是相异性、差异性。
2通过创新思维方式解决在工艺设计当中遇到的问题
2.1异型管变形工艺创新设计
（1）产品形状如图1所示，厚度t=4/6/8mm。（2）创新前工艺设计方案。①厚度按6mm，根据截面形状要求及焊缝位置确认变形工艺使用一次成形，即先变形后焊接。使用COPRA软件设计，根据厚度的不同确认合理的变形角。②轧制机组选择：本企业现有机组焊接前架次最多只有14架，满足不了变形的需要。③架次不足的处理方法：首先，在变形区现有机架间增加3架机架，由原来的的14架变为17架；其次，将粗成型区各架次变形角加大，由原来设计的20道改为17道。（3）试制后的总结：试轧时，装辊不方便；内角处有多道不重叠的压痕；R角减薄严重，t=4mm的最大减薄量为壁厚28%，t=6mm最大减薄量29%，远远大于客户要求的≤25%。（4）原因分析和处理：变形道次少。虽然增加了道次，但由于机架间距小变形区短，变形时原料缩进不到位，造成转角处出现多道不重合的轧辊压痕，转角处产生压延而变薄。针对R角处压痕，现场修大轧辊R角并重新配辊，但减薄问题还是无法解决，我们认为变形工艺还是不十分合理，特别在控制减薄量上。如果客户对壁厚减薄量提出更高要求，那么现有工艺无法实现。另外，通过已试制的t=4、6mm产品试制可看出，此变形工艺，料越厚转角处减薄量越大。
2.2创新思维的关键作用
（1）改变原有思维方式，通过创新提出另类想法。如果按t=4、6mm的工艺思路来设计t=8mm产品，根据前面分析，压痕会更严重，减薄量可能要达到35%以上。在原因分析过程中发现上述变形工艺的第四道辊花类似圆管变形的W反弯工艺，我们通过思维创新提出，第一道直接变形到此形状，那么变形可以全部使用标准水平辊机架，不需增加额外道次，变形区长度也符合工艺要求标准。（2）创新工艺设计后的试制结果：①减薄量：t=6mm转角最大减薄量20%，t=8mm转角减薄量最大25%。②转角处没有压痕。创新后的工艺设计，不但使t=6mm的产品转角处减薄量达到要求，t=8mm壁厚减薄量也完全符合要求。2.3创新思维特点突出表现A图2图2P字管变形辊花图图3P字管变形示意图（1）打破常规，思路突破了已经试制完成的t=4、6mm工艺和COPRA软件的束缚。（2）积极主动：工艺设计者在客观条件不利、还要达到客户要求的压力下完成的设计。
3异型管工艺参数选择的创新
3.1工艺创新及机组的选择
（1）工艺路线确认。如图2所示，是系列异型管之一，截面尺寸从65×40到125×88。根据产品技术要求及本企业的特点，确认两种工艺，一是使用一次变形即先成形后焊接工艺，二是二次成型即先成圆后变形为图示截面。（2）根据以前的计经验，按原有机组的参数，受原有四辊万能机架结构的限制，变形轧辊基径定为φ280mm。第一创新点：减小轧辊基径的创新想法。改变四辊形式，将侧立辊放在轴承座里面，最后确定轧辊基径为φ215。四个规格产品的轧辊总重为2.27吨，是φ280基径重量的一半。（3）第二创新点：立辊形式及变形工艺。①如图3所示，常规二次成型，P字管难点在于A处垂直度不好，平面不平，R角不清晰也做不小，所以必须在A处的变形区使用斜辊功能。②常规方法是利用立辊基座改装，缺点是孔型不封闭，对各边、角变形不准确。③新的工艺是将斜辊与水平轴放在同一变形平面内，变形过程中产品截面各处同时受力。
3.2创新思维特点突出表现
两项创新设计的创新思维其中一个共同点都是突破常规的固有设计思路。所有的冷弯型钢机组工艺参数是确定，轧辊基径基本也是固定，特别是有焊接工艺的机组，成形区的轧辊基径和变形定径轧辊有一个固定的比例。工艺设计者按这些参数做轧辊设计，甚至按以前已生产过的产品照抄，更安全，合乎“常理”和“设计规范”。本创新设计恰恰突破了这样的限制，改变了定径部分侧辊架结构，也就减小了轧辊基径，节约了生产投入成本。
4两项工艺创新设计使用的创新方法分析
（1）创新思维方法。人的思维方法分为描述思维、判断思维和设计式思维三种，设计式思维就是创新思维归结为如下几种：收敛思维与发散思维、逆向思维、颠倒思维、侧向思维、组合思维、联想思维。（2）在案例中的体现。①案例一“通过创新思维方式解决在工艺设计当中遇到的问题”异型管变形工艺的创新设计使用的创新方法是“联想思维”。在变形辊花形状上联想到了圆管的W反弯辊花形状，导致新的具有创新性的工艺设计。②案例二“异型管工艺参数选择的创新”里面轧辊直径的减小、斜辊架使用的创新方法使用了“组合思维”及“联想思维”方法，联想到了其他机组的侧辊架位置，同时将普通的侧立辊和斜辊架组合一同考虑。
5结语
上述两项案例毫无疑问是技术问题，也是个难题，若按常规思维不但解决起来有难度，有时可能无法解决。只有开动脑筋去想点子实现创新。同时还要克服思维障碍，利用好创新思维方法，来解决生产实践问题和工艺设计问题，研发出规格更视觉艺术论文多截面更海南职称复杂的冷弯型钢。
参考文献：
[1]吴寿仁.创新知识基础[M].上海科学院出版社，2011.
作者：王瑞莲 张静 姜春民 单位：上海佳冷冷弯科技股份有限公司
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