本研究由POSCO全球研发中心的Dongun Kim、Myunghwan Cha和Yeon Sik Kang等人完成，论文发表于Procedia Engineering第183卷（2017年），是第17届国际钣金加工会议（SHEMET17）的会议论文。研究围绕柔性辊弯成形（Flexible Roll Forming，FRF）技术在巴士车架零部件制造中的应用展开，重点解决高强度钢成形难度大以及传统辊弯成形只能生产恒定截面型材的局限。

传统辊弯成形（Roll Forming）是一种高效率、低成本的连续成形工艺，适合制造具有均匀截面的长条形零件，例如车门框等。然而，它在面对截面沿纵向变化的零部件时存在原理性限制。为此，POSCO提出了多向辊弯成形技术，即POSROLLFORM工艺，通过成形辊的相对运动来实现变截面型材的制造。该工艺仍处于研发阶段，但其在高强钢车身结构件中的应用前景受到关注。此前，该团队已将POSROLLFORM应用于采用CP1180钢、厚度1.0mm的汽车侧门槛（side sill）原型件，但在宽度变化区域出现了起皱（wrinkling）和形状畸变（distortion）等问题。本研究的目标即是在巴士车架零件上进一步发展和优化该工艺，采用SPFH540钢、厚度4.5mm、长度7m的截型件为对象，通过数值仿真优化成形辊花型（flower pattern）和工艺参数，并引入增量反成形（Incremental Counter Forming，ICF）技术以降低几何偏差。

巴士车架由主框架、前加强件和后加强件三部分组成，三者均具有U型截面。由于主框架长度达7m，在原型设备上难以处理其坯料，同时考虑到所有宽度变化区域集中在两个加强件上，研究决定以两个加强件作为制造对象。前加强件和后加强件的材料均为SPFH540，厚度4.5mm，长度分别为2.5m和2m。在大批量生产中，长度不再构成限制，因为原材料将以卷料形式供给，并在辊弯成形后进行在线定尺切断。

研究首先进行了数值模拟。仿真采用von Mises屈服函数和各向同性硬化准则，并在平面应力条件下进行计算，用于优化成形辊设计与工艺参数。仿真获得了后加强件在POSROLLFORM成形后的几何形状，结果与目标形状存在一定的几何偏差。为消除这些偏差，研究团队将ICF设备集成到POSROLLFORM机台上。ICF的原理是：在每一道次成形过程中，沿着辊压轨迹对型材的腹板（web）区域施加局部反压，以逐道次减少形状误差。数值仿真结果表明，引入ICF工艺后，计算得到的截面形状与目标形状更加吻合，说明ICF能够有效提高变截面辊弯件的几何精度。基于数值分析，研究团队完成了成形辊花型的优化设计，确定了13道次成形辊序列，其中包含过弯辊（over-bending rolls）。

在实验阶段，POSCO使用自建的POSROLLFORM试验设备进行制造。该设备在设计上强调高刚性，以满足高强钢的生产需求，并可加工屈服强度达1.2GPa的零件。此前，该设备已成功开发出多种汽车原型件，如采用CP1180钢、厚度1.0mm的侧门槛、DP980钢制前侧构件、CP1180钢制顶棚前横梁以及DP780钢制闭截面后地板横梁等。本研究按照13道次成形辊配置制造巴士车架加强件。初始坯料通过激光切割制备，其外形轮廓和纵向弯曲线均根据成形辊路径预先定义。由于工作便利性考虑，本次实验仅制造了两个加强件，未制造主框架。

制造完成后，对后加强件进行了几何精度评价。测量方法为：将成形件底面与平台表面之间的间隙作为几何偏差指标，在三个位置进行测量。结果显示，未采用ICF工艺时，三个测量位置的间隙分别为8.0mm、8.5mm和6.5mm；采用ICF工艺后，间隙降至5.5mm、5.0mm和3.9mm，平均偏差从6.7mm降低到4.3mm。这表明ICF工艺显著降低了变截面辊弯成形件的几何偏差，尽管在宽度变化区域仍存在少量形状误差。研究团队认为，本研究仅在最终道次施加了ICF，如果按照原计划将ICF应用于每一道次，则零件质量将进一步提高。

本研究的科学价值在于：针对高强度钢变截面辊弯成形中普遍存在的起皱和畸变问题，提出了一种结合数值仿真的工艺优化方法，并通过ICF技术实现了几何精度的有效改善。研究验证了POSROLLFORM工艺在厚度较大（4.5mm）且长度较长（7m级）的商用车车架构件上的可行性，拓展了柔性辊弯成形在商用车领域的应用范围。从应用角度看，该技术的一个重要优势是可以用同一套成形辊制造巴士车架的左、右主框架及其加强件，从而显著降低模具成本和制造柔性。实验设备上加工出的后加强件在喷漆后可作为最终零件使用，展示了该工艺走向工业化的潜力。

研究的亮点包括：第一，将POSROLLFORM工艺从乘用车零件拓展到商用车巴士车架，验证了其在SPFH540钢、4.5mm厚条件下的成形能力；第二，引入了ICF工艺并基于数值仿真优化了反成形参数，降低了变截面区域的几何偏差；第三，通过同一套辊型可实现多种零件的制造，体现了柔性辊弯成形的经济效益；第四，所用设备由POSCO自主开发，具备加工1.2GPa级高强钢的能力，为后续高强度钢柔性成形研究提供了平台。此外，研究中关于数值仿真与实验验证相结合的方法，也为同类变截面辊弯成形工艺的开发提供了可借鉴的流程框架。