側柱新型成型工藝及模具設計

楊大偉

摘 要：本文分析了側柱成型的工藝及成型難點，采用新型模具結構需克服的工藝問題及新型成型模具結構。

關鍵詞：側柱 新型工藝 新型模具結構

1、前言

側柱是鐵路客車車體鋼結構的重要組成零件，與側墻板直接焊接構成側墻，是側墻的骨架，成型質量直接影響側墻的表面平度。由于此次出口項目客戶對側墻平面度要求嚴格，平面度要求2米不超1.5mm，因此對側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，是一個由乙型斷面沿直線圓弧引導線生成的回轉體左右制件?；剞D體的引導線是由直線和圓弧相切而成的曲線，且曲率半徑較大。在板料水平放置時沖壓方向與制件圓弧法線方向垂直。通過對產品工藝性進行分析可知，成型該零件，可以采用兩種沖壓工藝方法：第一種方法，按傳統法，采用拉彎成型工藝，成型工序為：予折彎—拉彎—切頭。由于工件直線與圓弧曲率半徑相差較大，拉彎時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，制件成型后產生扭曲變形。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。這種方法是要根據工件各部位變形量的不同，先通過工藝計算和成型試驗，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；根據垂向投影面積相等原則對成型板料作工藝補充；通過調整成型曲面傾斜角度保證成型時凸模與板料同時接觸，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，模具結構要求復雜，但成型質量可以保證，生產效率較高。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

在實際設計和生產過程中，工件的形狀尺寸是確定的，先設計制造了側柱成型模具。經分析計算，初步確定了展開料尺寸，通過激光下料進行成型工藝試驗和修證，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、成型模具結構設計及工作過程

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。根據側柱零件形狀、尺寸、材料性能設計成型模具，在模具設計時應考慮以下幾點：

（1）對制件成型時的應力進行強度校核，保證板料成型強度足夠，防止制件拉裂；（2）考慮工件成型后兩個方向的回彈補償。由于工件縱向成型塑變較大，因此回彈較小，設計時沿縱向方向角度回彈補償量給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，產生翹膀現象，需要采用翼面反變形補償法，實際設計時凸、凹模截面方向相應給出4度傾斜角；（3）毛坯在成型時沖壓方向和定位選擇。成型時按投影面積相等原則和凸模兩端同時接觸制件原則確定制件成型時的傾斜角度和工藝補充長度，實際設計時制件加長量左右各為50mm、150mm. 制件與水平方向成8度角，分別滿足了上述設計原則，在避開成型極限的同時也有利于板料成型時金屬的流動；采用加長定位銷定位，保證工件在傾斜曲面上放料的穩定性。（4）間隙調整。為便于調整間隙，采用側把凹模鑲塊結構。圖1為側柱壓型模具結構及工作過程圖。

5、結束語

在生產實際中，通過采用上述工藝和模具結構，所生產的零件成型精度高，尺寸穩定，外形美觀，完全滿足了孟加拉項目對側柱的高標準要求，達到了保證產品質量，提高生產效率的目的，實踐效果很好。

參考文獻

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