大型U 形件彎曲成形工藝和模具設(shè)計

宋英立，宋連芹，呂浩源

（長春市國凱模具設(shè)備修造有限責(zé)任公司，長春 130062）

0 引言

內(nèi)側(cè)中間板是鐵路客車CW－2轉(zhuǎn)向架上的重要零件之一，生產(chǎn)批量較大，其材質(zhì)為16MnR、材料厚度為12mm、U形寬度為680±1、2個圓角尺寸為R150，內(nèi)側(cè)中間板制件圖如圖1所示。

圖1 內(nèi)側(cè)中間板制件圖

1 工藝分析

從制件圖可以看出，內(nèi)側(cè)中間板結(jié)構(gòu)尺寸較大、尺寸精度較高，是典型的大型U形彎曲件。由于是大圓角90°彎曲，圓角部分的相對彎曲半徑較大，彎曲后回彈量也較大，所以該件的U形寬度和圓角尺寸精度很難控制。

經(jīng)過分析，內(nèi)側(cè)中間板彎曲成型有以下3種工藝方案：

第一種工藝方案：雙角一次彎曲成形。此方案是將坯料一次彎曲成型，制件的回彈量不易于控制，生產(chǎn)效率高。由于受到模具結(jié)構(gòu)的限制，凸、凹模無法預(yù)先給出較大的補償回彈值，成型后制件回彈大，工件敞口約10～20mm，成型后須靠人工進(jìn)行調(diào)修。

第二種工藝方案：單角兩次彎曲成形。此方案是用同一套模具，對同一個工件進(jìn)行兩次單角彎曲，能有效地控制工件回彈，生產(chǎn)效率較高。凸、凹?？梢灶A(yù)先給出較大補償回彈值，并且還可以通過調(diào)節(jié)壓力機的壓力和模具的閉合高度來控制工件回彈。

第三種工藝方案：折彎機折彎。因為是大圓角90°彎曲，在折彎機上需要單角多次折彎，生產(chǎn)效率較低，制件的回彈量易于控制。由于制件需要多次移動，反復(fù)定位，其尺寸精度較難保證。

通過對3種工藝方案和模具結(jié)構(gòu)分析與比較，并經(jīng)過反復(fù)的工藝試驗，綜合考慮各種因素，最后采取了第二種方案即單角兩次彎曲成形。

2 模具結(jié)構(gòu)

若采取單角對稱彎曲，由于制件較高，模具的閉合高度也較高，在彎曲結(jié)束時，工件將碰到壓力機滑塊而被折彎。采取單角不對稱彎曲，但由于彎曲時受力不對稱，板料容易發(fā)生移動，工件精度將受到影響。通過反復(fù)計算和試驗，得出從單角對稱彎曲位置傾斜2.5°彎曲時，板料基本上不發(fā)生移動，降低了模具的閉合高度。

此模具的上模部分主要由上模板和凸模組成，下模部分主要由下模板、凹模鑲塊、托料板、擋料銷1和擋料銷2組成。內(nèi)側(cè)中間板單角彎曲模結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 內(nèi)側(cè)中間板單角彎曲模結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 模具的工作部分

為簡化模具結(jié)構(gòu)，采用整體式凸模，下模板兼作凹模的結(jié)構(gòu)。為減少下模圓角處的磨損，防止成形過程中擦傷工件表面，在下模圓角處增加了耐磨的鑲塊。

根據(jù)經(jīng)驗和精心計算，初始設(shè)計時單角給出了6°的補償回彈角，模具經(jīng)過試驗，制件產(chǎn)生負(fù)回彈，說明給出的補償回彈角有點偏大。通過對補償回彈角進(jìn)行修正，給出了4°的補償回彈角。第二次模具試驗，補償回彈角正好和實際回彈角相抵消，所壓制的制件完全滿足產(chǎn)品圖要求。凸模如圖3所示，凹模鑲塊組成如圖4所示。

圖3 凸模

圖4 凹模鑲塊組成

2.2 制件的定位方式

為保證定位準(zhǔn)確可靠，操作方便，將第一次彎曲的初始定位和第二次彎曲二次定位分開。第一次彎曲，坯料的端定位是用坯料靠在擋料銷1上。第二次彎曲，工件的端定位是用已彎曲成形的直角邊靠在擋料銷2上。內(nèi)側(cè)中間板的一次彎曲和二次彎曲的制件定位示意圖如圖5和圖6所示。

圖5 一次彎曲制件定位

圖6 二次彎曲制件定位

3 模具的工作過程

內(nèi)側(cè)中間板的一次彎曲和兩次彎曲都是在同一套模具上完成的。

將坯料放在凹模和托料板上，坯料一端靠在擋料銷1上，隨著壓力機滑塊下行，凸模先與坯料接觸，隨著滑塊繼續(xù)下行，凸模壓住坯料下行進(jìn)入凹模型腔內(nèi)，將坯料彎成第一個90°角。然后將毛坯料旋轉(zhuǎn)180°，用已彎曲成形的直角邊靠在擋料銷2上，重復(fù)第一次過程，將坯料彎成第二個90°角。一次彎曲和二次彎曲工位示意圖如圖7和圖8所示。

圖7 一次彎曲工位示意圖

圖8 二次彎曲工位示意圖

4 結(jié)語

綜上所述，大型U形件采用單角兩次彎曲成形，能有效的控制制件回彈，能保證該類制件的尺寸精度，減少調(diào)修工序，生產(chǎn)效率較高。

［1］賈玉申，陳松林，蔡維忠.沖壓模具設(shè)計手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，1996.

［2］王樹勛.模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1995.