電纜槽瓦棱立板成型工藝及模具設(shè)計(jì)

吳智超

摘要：文中重點(diǎn)介紹下料及瓦棱成型工藝，瓦棱成型使用模具壓制。模具設(shè)計(jì)采用復(fù)合模具結(jié)構(gòu)，通過(guò)可調(diào)定位裝置，使用合適油壓機(jī)，實(shí)現(xiàn)瓦棱成型過(guò)程。該成型模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，定位精確，能夠滿足多規(guī)格瓦棱立板的成型過(guò)程，整個(gè)操作簡(jiǎn)單明了，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

關(guān)鍵詞：電纜槽;瓦棱立板;成型工藝;模具設(shè)計(jì)

Abstract： This article focuses on the blanking and coring forming process. The coring forming is pressed by a mold. The mold design adopts a composite mold structure， through the adjustable positioning device， uses a suitable hydraulic press to achieve the corrugated forming process. The molding die has a simple structure and precise positioning， can meet the molding process of multi-specification corrugated vertical plates， and the entire operation is simple and clear， economical and practical.

1? 工藝分析

電纜槽瓦棱立板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示，材料為Q355B，力學(xué)性能見(jiàn)表1，板料厚度30mm，中批量生產(chǎn)。工件為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有兩個(gè)150×600瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，兩側(cè)有4-230×62×R長(zhǎng)圓孔，底部有8-？準(zhǔn)33圓孔，板面有平面度要求，除圓孔外，尺寸均取自由公差。

1.1 下料工藝分析

零件涉及瓦棱結(jié)構(gòu)成型過(guò)程，下料尺寸可能有所變化。如圖1（a）所示從成型尺寸來(lái)看，上側(cè)圓弧在一定范圍內(nèi)距毛坯面尺寸小于三倍成型尺寸，此范圍成型過(guò)程屬于拉深過(guò)程。而其余部分毛坯尺寸大于成型部分尺寸三倍，屬于脹形過(guò)程。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式三倍范圍判定，如圖1（a）所示（角度α）范圍內(nèi)，毛坯外形尺寸有所增加，增加尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外形尺寸，增加尺寸可忽略不計(jì)。從設(shè)計(jì)要求及工藝性角度，可直接按外形下料。

4-230×62×R長(zhǎng)圓孔可以直接采用火焰切割的方式與外形一次下料成，8-？準(zhǔn)33圓孔需要采用鉆孔工序完成。具體下料工藝如下：①按圖切割外形及長(zhǎng)圓孔;②修磨切割面至平齊;③矯平。

1.2 瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成型工藝分析

1.2.1 脹形過(guò)程分析

脹形過(guò)程塑性變形區(qū)域局限于毛坯的固定部分，在凸模的作用下，變形區(qū)域受到雙向拉應(yīng)力，沿切向和徑向產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，變形區(qū)域內(nèi)外不發(fā)生材料流動(dòng)，成型面積的擴(kuò)大主要靠變形區(qū)域內(nèi)部材料厚度減薄實(shí)現(xiàn)。在雙向拉應(yīng)力的作用下，變形區(qū)域定型性好，不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。實(shí)際生產(chǎn)中，我們認(rèn)為在變形區(qū)域，材料的變薄是均勻的，脹形的極限取決于變形部位是否發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，通過(guò)計(jì)算變形區(qū)域的斷面變形伸長(zhǎng)率與材料本身的伸長(zhǎng)率作對(duì)比，即可判斷脹形過(guò)程是否在安全范圍以內(nèi)，同時(shí)這也是判斷是否可以一次成型的依據(jù)。

1.2.2 拉深過(guò)程分析

根據(jù)下料工藝分析，在一定角度范圍成型過(guò)程屬于拉深過(guò)程，此處可以近似的認(rèn)為是回轉(zhuǎn)體球面成型，按照球面零件成型機(jī)理，該成型過(guò)程為拉深變形與脹形變形的復(fù)合，變形區(qū)域?yàn)槊魍庵懿糠值耐咕壚顓^(qū)域及毛坯中部的脹形變形區(qū)域。在凸模的作用下，毛坯外周的變形區(qū)域受到徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力，產(chǎn)生徑向伸長(zhǎng)、切向壓縮的拉深變形。毛坯中部的變形區(qū)域在雙向拉應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生脹形變形。由于成型板厚較大，拉深過(guò)程僅發(fā)生在圖1（a）所示的一定角度范圍內(nèi)，并且毛坯周邊約束極大，可以忽略失穩(wěn)起皺現(xiàn)象的發(fā)生，脹形開(kāi)裂的發(fā)生也是取決于變形區(qū)域的伸長(zhǎng)率是否在安全范圍以內(nèi)。

1.3 工藝過(guò)程計(jì)算

1.3.1 成型力的計(jì)算

瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的成型力為：

F=F1+F2

對(duì)比脹形力及拉深力計(jì)算公式可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)公式的區(qū)別在于k6與K選取的不同，在計(jì)算過(guò)程中可以選擇相同的參數(shù)，另外此零件成型過(guò)程拉深部分范圍極小，可以使用脹形過(guò)程變形力近似代替，故直接使用脹形過(guò)程變形力計(jì)算即可，L值為變形部分周邊長(zhǎng)度。

經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，成型所需壓力較大，需要重型壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程。

1.3.2 其他計(jì)算

1.4 立板瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成型要求

①板厚較大，成型所需壓力較大，需要重型壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程，同時(shí)為了延長(zhǎng)油壓機(jī)使用壽命及安全考慮，瓦棱形狀每次成型一個(gè)。

②零件有平面度的要求，需要進(jìn)行調(diào)平處理。

③設(shè)計(jì)合理的下壓量，保證變形部分的伸長(zhǎng)量在安全范圍以內(nèi)，防止產(chǎn)生開(kāi)裂。

綜合考慮立板結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)等問(wèn)題，將該成型模具設(shè)計(jì)為瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成型，板面調(diào)平的復(fù)合模具，使用重型油壓機(jī)壓制。

以下重點(diǎn)介紹瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成型與板面調(diào)平的復(fù)合模具的設(shè)計(jì)。

2? 瓦棱加強(qiáng)結(jié)構(gòu)成型與板面調(diào)平的復(fù)合模具設(shè)計(jì)

2.1 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

成型部分包括凹模，凸模。凸模包括凸模、凸模固定板、方頭螺栓螺母、壓縮彈簧、墊板、壓料固定板和壓料板。凹模包括凹模固定板、墊板、螺栓和凹模。

定位部分包括工作臺(tái)，左右可調(diào)定位裝置和可調(diào)定位裝置。左右可調(diào)定位裝置通過(guò)工作臺(tái)上可調(diào)節(jié)軌道與工作臺(tái)聯(lián)接在一起，裝置可以沿軌道左右滑動(dòng)，通過(guò)螺栓固定;可調(diào)定位裝置通過(guò)工作臺(tái)上的T型槽與工作臺(tái)相聯(lián)接，裝置可沿T型槽前后運(yùn)動(dòng)，通過(guò)壓板固定;凹模用螺栓固定在工作臺(tái)上;以上四部分聯(lián)接固定好后與油壓機(jī)下工作臺(tái)通過(guò)壓板聯(lián)接在一起。凸模與油壓機(jī)上工作臺(tái)通過(guò)壓板聯(lián)接在一起。安裝凸凹模時(shí)，保證凹模、凸模中心與油壓機(jī)中心重合。

2.2 模具工作過(guò)程

調(diào)試凸凹模中心與油壓機(jī)中心重合后，緊固模具，根據(jù)壓制立板尺寸，調(diào)整兩個(gè)定位裝置，將立板精確固定于凹模上，凸模隨油壓機(jī)緩慢下壓，在壓縮彈簧的作用下，壓料板始終緊壓立板，預(yù)壓定位工作完成;隨著油壓機(jī)不斷下行，凸模與立板完全貼合，瓦棱逐漸成型，隨著凸模下行量達(dá)到工藝設(shè)定值時(shí)，瓦棱成型，此時(shí)凸模整體繼續(xù)下壓，通過(guò)壓料板下壓矯正立板的整體變形，完成板面調(diào)平過(guò)程;凸模整體回復(fù)至初始狀態(tài)，完成一個(gè)瓦棱成型過(guò)程。重新固定立板完成另一個(gè)瓦棱成型過(guò)程。通過(guò)兩次壓制完成立板成型。瓦棱成型深度可以通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)墊板與凸模固定板之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)。更換凸凹模，能夠適用于多種規(guī)格瓦棱立板成型。

3? 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐證明，通過(guò)使用該復(fù)合成型模具進(jìn)行不同材質(zhì)及不同厚度的瓦棱立板成型過(guò)程可靠性實(shí)驗(yàn)，未發(fā)生開(kāi)裂、零件變形等問(wèn)題，其使用效果良好，達(dá)到了零件設(shè)計(jì)使用的要求。壓制的瓦棱立板已經(jīng)應(yīng)用到多個(gè)煤礦的輸送機(jī)電纜槽上，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。

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