中空框式新型模具結(jié)構(gòu)在鋁合金車體生產(chǎn)中的研究應(yīng)用

張守鳳

摘 要：本文介紹了一種全新的模具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)融合了普通成型模具與軋?zhí)コ尚湍＞叩脑O(shè)計思想，充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)成型的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的不足。運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計制造手段，大膽創(chuàng)新，使單一成型方法難以解決的成型難題在新的模具結(jié)構(gòu)面前迎刃而解。

關(guān)鍵詞：窄口 高立臂 新型模具結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TG379 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0109-02

在鐵路軌道客車鋁合金車體的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到這樣一些制件：制件底部口很窄，直臂很高，有的工件兩側(cè)均為要求垂直的“U”型制件，有的一側(cè)垂直，另一側(cè)成一角度。圖1所示為一典型工件，材料為鋁合金（LF5），料厚為5.0mm。

1 工藝分析

從零件圖可見，該零件底部較窄，側(cè)壁高度大，若采用一般壓型模具結(jié)構(gòu)，受機(jī)床閉合高度和行程限制，很難實(shí)現(xiàn)。而且制件成型后，由于回彈產(chǎn)生“張口”現(xiàn)象，很難保證制件所要求的垂直度和角度。制件材質(zhì)為鋁板，表面質(zhì)量要求很高，模具成型時很容易在表面產(chǎn)生壓痕。若考慮閘壓成型工藝方案，由于制件底部與側(cè)壁相對比太大，上軋?zhí)ズ砩畈粔?，造成軋第二道彎時側(cè)臂與上軋?zhí)ジ缮?，無法成型。因此兩種方案都不能滿足要求。過去采用的工藝方案是分段方法，即將工件側(cè)臂分段，底部采用軋壓成型，保證成型角度，側(cè)臂分段焊接，之后打磨，保證制件表面精度。這雖保證了制件的使用性能，但卻增加了工序和成本，降低了生產(chǎn)效率，而且制件的強(qiáng)度也有所下降。經(jīng)過反復(fù)論證和認(rèn)真研究模具成型與軋壓成型兩種方式的特點(diǎn)后，開發(fā)出一種新型成型模具結(jié)構(gòu)，將模具成型的優(yōu)點(diǎn)與軋壓成型的優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合在一起。這種方案是：采用模具二次成型，即每次成型一個側(cè)臂；模具采用中空結(jié)構(gòu)，使工件在二次成型時從模具空開處穿過，從而避免了工件與模具的干涉，保證了工件成型精度。滿足了制件精度要求和表面質(zhì)量，又降低了成本，減少了工序。但該成型方法對展開料尺寸和定位精度要求較高。經(jīng)分析計算，用三維軟件確定了展開料尺寸，通過三維虛擬裝配和干涉檢查確定了模具關(guān)鍵部件的幾何參數(shù)，運(yùn)用CAE有限元理論對核心受力部件進(jìn)行了應(yīng)力分析，確保了模具強(qiáng)度足夠。沖壓工藝如圖2所示。

2 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

成型制件的好壞與模具設(shè)計質(zhì)量密切相關(guān)，合理的模具結(jié)構(gòu)是加工合格制件的關(guān)鍵。因此應(yīng)根據(jù)具體零件形狀、尺寸及材料合理設(shè)計成型模具結(jié)構(gòu)。

（1）模具設(shè)計要點(diǎn)：設(shè)計模具時應(yīng)根據(jù)工件尺寸確定模具高度和開口尺寸，同時，應(yīng)根據(jù)沖壓力來確定凸模強(qiáng)度，保證剛度和強(qiáng)度足夠。模具定位設(shè)計成可調(diào)式，以便于調(diào)整和適應(yīng)不同工件。

（2）工作時先將坯料定位，上模下行，凸模、凹模成型工件的一個側(cè)臂；通過調(diào)整壓力機(jī)行程控制工件的回彈。之后壓力機(jī)回程，將工件取下，二次定位，壓力機(jī)下行，工件成型另一個側(cè)臂，此時，第一次成型的側(cè)臂從凸模中間穿過，避免了工件與模具的干涉（圖3，圖4）。

3 結(jié)語

該模具構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，充分吸取模具成型與軋壓成型的優(yōu)點(diǎn)，克服了兩種成型結(jié)構(gòu)各自的不足。簡化了工藝，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

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