側(cè)柱新型成型工藝及模具設(shè)計(jì)

楊大偉

摘 要：本文分析了側(cè)柱成型的工藝及成型難點(diǎn)，采用新型模具結(jié)構(gòu)需克服的工藝問題及新型成型模具結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：側(cè)柱 新型工藝 新型模具結(jié)構(gòu)

1、前言

側(cè)柱是鐵路客車車體鋼結(jié)構(gòu)的重要組成零件，與側(cè)墻板直接焊接構(gòu)成側(cè)墻，是側(cè)墻的骨架，成型質(zhì)量直接影響側(cè)墻的表面平度。由于此次出口項(xiàng)目客戶對側(cè)墻平面度要求嚴(yán)格，平面度要求2米不超1.5mm，因此對側(cè)柱成型精度要求極高。材料為耐候鋼板（09CuPCrNi-A），料厚3.0mm。

2、工藝分析

從零件圖可見，該零件相對壁厚較小，精度IT7級，是一個(gè)由乙型斷面沿直線圓弧引導(dǎo)線生成的回轉(zhuǎn)體左右制件?；剞D(zhuǎn)體的引導(dǎo)線是由直線和圓弧相切而成的曲線，且曲率半徑較大。在板料水平放置時(shí)沖壓方向與制件圓弧法線方向垂直。通過對產(chǎn)品工藝性進(jìn)行分析可知，成型該零件，可以采用兩種沖壓工藝方法：第一種方法，按傳統(tǒng)法，采用拉彎成型工藝，成型工序?yàn)椋河枵蹚潯瓘潯蓄^。由于工件直線與圓弧曲率半徑相差較大，拉彎時(shí)制件圓角處斷面收縮變形劇烈，截面高度尺寸減小，成型后制件各處截面尺寸不一致。并且乙型制件成型工藝性差，易失穩(wěn)，制件成型后產(chǎn)生扭曲變形。第二種方法，落料—模具成型—中間切開。把乙型件工藝補(bǔ)充成對稱的帽型件，提高成型的工藝性，中間予留工藝切口量，模具壓型后對稱切開。這種方法是要根據(jù)工件各部位變形量的不同，先通過工藝計(jì)算和成型試驗(yàn)，確定展開料形狀尺寸；其次在成型工序中采用在曲面上傾斜放料的方式，保證模具沖壓方向與制件圓弧法線夾角小于九十度，避開成型最大極限角度；根據(jù)垂向投影面積相等原則對成型板料作工藝補(bǔ)充；通過調(diào)整成型曲面傾斜角度保證成型時(shí)凸模與板料同時(shí)接觸，防止板料竄動；最后確定定位尺寸。該工藝方法對成型工藝要求較高，模具結(jié)構(gòu)要求復(fù)雜，但成型質(zhì)量可以保證，生產(chǎn)效率較高。綜合以上分析，采用第二種沖壓工藝方案。

3、毛坯展開料尺寸和成型定位尺寸的確定

在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，工件的形狀尺寸是確定的，先設(shè)計(jì)制造了側(cè)柱成型模具。經(jīng)分析計(jì)算，初步確定了展開料尺寸，通過激光下料進(jìn)行成型工藝試驗(yàn)和修證，最終確定了展開料尺寸。通過三維虛擬裝配確定了定位銷在成型模具中的定位尺寸

4、成型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過程

成型制件的好壞與模具設(shè)計(jì)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。根據(jù)側(cè)柱零件形狀、尺寸、材料性能設(shè)計(jì)成型模具，在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

（1）對制件成型時(shí)的應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，保證板料成型強(qiáng)度足夠，防止制件拉裂；（2）考慮工件成型后兩個(gè)方向的回彈補(bǔ)償。由于工件縱向成型塑變較大，因此回彈較小，設(shè)計(jì)時(shí)沿縱向方向角度回彈補(bǔ)償量給0.5度；截面由于底角與頂角回彈不同，成型后上下兩面不平行，產(chǎn)生翹膀現(xiàn)象，需要采用翼面反變形補(bǔ)償法，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)凸、凹模截面方向相應(yīng)給出4度傾斜角；（3）毛坯在成型時(shí)沖壓方向和定位選擇。成型時(shí)按投影面積相等原則和凸模兩端同時(shí)接觸制件原則確定制件成型時(shí)的傾斜角度和工藝補(bǔ)充長度，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)制件加長量左右各為50mm、150mm. 制件與水平方向成8度角，分別滿足了上述設(shè)計(jì)原則，在避開成型極限的同時(shí)也有利于板料成型時(shí)金屬的流動；采用加長定位銷定位，保證工件在傾斜曲面上放料的穩(wěn)定性。（4）間隙調(diào)整。為便于調(diào)整間隙，采用側(cè)把凹模鑲塊結(jié)構(gòu)。圖1為側(cè)柱壓型模具結(jié)構(gòu)及工作過程圖。

5、結(jié)束語

在生產(chǎn)實(shí)際中，通過采用上述工藝和模具結(jié)構(gòu)，所生產(chǎn)的零件成型精度高，尺寸穩(wěn)定，外形美觀，完全滿足了孟加拉項(xiàng)目對側(cè)柱的高標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的目的，實(shí)踐效果很好。

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