中空框式新型模具結構在鋁合金車體生產中的研究應用

張守鳳

摘 要：本文介紹了一種全新的模具結構，該結構融合了普通成型模具與軋胎成型模具的設計思想，充分發揮兩種結構成型的優點，克服各自的不足。運用現代先進的設計制造手段，大膽創新，使單一成型方法難以解決的成型難題在新的模具結構面前迎刃而解。

關鍵詞：窄口 高立臂 新型模具結構

中圖分類號：TG379 文獻標識碼：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過程中，經常會遇到這樣一些制件：制件底部口很窄，直臂很高，有的工件兩側均為要求垂直的“U”型制件，有的一側垂直，另一側成一角度。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，側壁高度大，若采用一般壓型模具結構，受機床閉合高度和行程限制，很難實現。而且制件成型后，由于回彈產生“張口”現象，很難保證制件所要求的垂直度和角度。制件材質為鋁板，表面質量要求很高，模具成型時很容易在表面產生壓痕。若考慮閘壓成型工藝方案，由于制件底部與側壁相對比太大，上軋胎喉深不夠，造成軋第二道彎時側臂與上軋胎干涉，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，即將工件側臂分段，底部采用軋壓成型，保證成型角度，側臂分段焊接，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，降低了生產效率，而且制件的強度也有所下降。經過反復論證和認真研究模具成型與軋壓成型兩種方式的特點后，開發出一種新型成型模具結構，將模具成型的優點與軋壓成型的優點充分結合在一起。這種方案是：采用模具二次成型，即每次成型一個側臂；模具采用中空結構，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鍵部件的幾何參數，運用CAE有限元理論對核心受力部件進行了應力分析，確保了模具強度足夠。沖壓工藝如圖2所示。

2 模具結構及工作過程

成型制件的好壞與模具設計質量密切相關，合理的模具結構是加工合格制件的關鍵。因此應根據具體零件形狀、尺寸及材料合理設計成型模具結構。

（1）模具設計要點：設計模具時應根據工件尺寸確定模具高度和開口尺寸，同時，應根據沖壓力來確定凸模強度，保證剛度和強度足夠。模具定位設計成可調式，以便于調整和適應不同工件。

（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臂；通過調整壓力機行程控制工件的回彈。之后壓力機回程，將工件取下，二次定位，壓力機下行，工件成型另一個側臂，此時，第一次成型的側臂從凸模中間穿過，避免了工件與模具的干涉（圖3，圖4）。

3 結語

該模具構思新穎，結構獨特，充分吸取模具成型與軋壓成型的優點，克服了兩種成型結構各自的不足。簡化了工藝，降低了生產成本，提高了產品質量。

參考文獻

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