一種全承載客車用矩形管電泳孔沖壓機的設(shè)計

陳刊刊

（安徽安凱金達機械制造有限公司，合肥230051）

0 引言

我公司主要從事客車車身零部件加工及車身骨架、底架總成的焊接生產(chǎn)工作。客車采用全承載技術(shù)，以“鳥籠式”整體框式骨架結(jié)構(gòu)代替底盤扣車身的結(jié)構(gòu)。其最大特點就是車架(底架）與車身一同受力，客車每一個截面都是一個封閉環(huán)，在力學(xué)上這種受力狀態(tài)稱之為“應(yīng)力流”，當受到某一點的沖擊，它能迅速分散受力，整個車身都吸收沖擊的能量。圖1是全承載客車車身整體結(jié)構(gòu)圖。這種結(jié)構(gòu)的客車底架沒有大梁，取而代之的是一個整體封閉的“箱體”，各個結(jié)構(gòu)之間用矩形管拼焊而成。為了加強車身的耐腐蝕性能，需要對車身整體進行整體電泳，其中包括矩形管的內(nèi)腔防腐。作為防腐工藝的前處理工藝，矩形管電泳孔加工成為了一個重要環(huán)節(jié)。電泳孔既要保證電泳液的完全侵入，又要保證能夠全部流出，如果存在電泳液殘留，則該部位范圍會受到電泳液的加速腐蝕，導(dǎo)致銹蝕、銹穿，損壞整體車身結(jié)構(gòu)的強度。

圖1 全承載客車車身整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 生產(chǎn)流程圖

目前在生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)，由于沖床本身較為笨重，所占空間較大的特性及考慮到生產(chǎn)流程布局的原因，矩形管由下料機床下料完畢后，由各機組的下料輔助人員將矩形管按要求碼放至制定的貨架上，然后將各機組下料完成的貨架集中流轉(zhuǎn)至沖床加工區(qū)域進行U型口的沖壓（圖2）。在生產(chǎn)節(jié)奏上，流轉(zhuǎn)時間及矩形管從料架上的反復(fù)取放產(chǎn)生了很多流轉(zhuǎn)和動作上的浪費，經(jīng)過現(xiàn)場研究發(fā)現(xiàn)，很有必要設(shè)計一種小型的、高效的沖壓設(shè)備，對其進行取代。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及電泳孔加工工藝分析

目前我們加工電泳孔分為2個部分：矩形管中部電泳圓孔（在矩形管中部相等間距均勻分布的圓孔，鉆床加工，此文不贅述）及矩形管端口U型口（圖3）。其中車身中呈非水平放置（簡稱豎向）的矩形管均需要加工U型口（圖4），作用就是在整車離開電泳池后，電泳液從該孔完全流出，防止殘留積液。

2 對沖壓機結(jié)構(gòu)及沖壓原理

2.1 沖壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖3 矩形管U型口開孔示意圖

圖4 車身上矩形管U型口放置示意圖

沖壓機結(jié)構(gòu)主要由機床底座1、安裝底板3及上部結(jié)構(gòu)、液壓站油箱組件12及外部控制柜與腳踏開關(guān)等組成（圖5、圖6）。安裝底板3上為主要機械結(jié)構(gòu)：硬滑軌總成10安裝在滑軌安裝支架11上，滑軌安裝支架11底部與安裝底板3連接。凸模總成安裝支架9安裝于硬滑軌總成10的滑塊上，凸模總成安裝支架9前上部安裝沖孔凸模總成8。凸模總成安裝支架9下部與油缸連接塊13上部法蘭孔連接。液壓油缸15安裝于安裝底板3下部，缸桿前部通過安裝底板3上圓孔與油缸連接塊13中心螺紋孔連接。為防止鐵屑、灰塵、油污等落入影響油缸使用壽命，防塵尼龍襯套14安裝于安裝底板3圓孔上，將液壓油缸15上部與油缸連接塊13中下部全部籠罩。液壓油缸15進出油路與液壓站油箱組件12連接。

配高支架4底部與安裝底板3連接，上后部安裝沖孔凹模7，上前部安裝頂緊螺栓固定塊6。通過調(diào)整頂緊螺栓5將沖孔凹模7與沖孔凸模總成8完全貼合。配高支架4內(nèi)底部安裝廢料漏管總成2，用以將沖孔后的片狀廢料導(dǎo)出收集。

圖5 沖壓機側(cè)視圖

圖6 沖壓機俯視圖

整體安裝時需保證液壓油缸15伸出后，沖孔凸模總成8刀口下部與沖孔凹模7上平面存在約5 mm左右間隙。

安裝完成后將上平板16通過支撐柱17安裝于安裝底板3上，保證上平板16上平面與沖孔凹模7上平面平齊，形成一個較大的機床操作平臺。

使用此設(shè)備進行產(chǎn)品的加工，在后續(xù)的使用過程中必然會產(chǎn)生相應(yīng)工裝部件的磨損，以及液壓組件的老化等。為了防止磨損和老化影響到產(chǎn)品的沖孔效果，我們所有的零部件均使用螺栓緊固連接[2-3]，以便于更換磨損和老化部件。其中，硬滑軌總成采用的是手動潤滑泵潤滑。

2.2 沖壓機的工作原理

本次設(shè)計制作的設(shè)備主要為了滿足能夠剪切壁厚達4 mm矩形管，根據(jù)沖剪刀口模具制作廠家提供的數(shù)據(jù)，對液壓站的壓力及行程時間進行了計算。

沖壓機工作主要分為兩個階段：1）在初始狀態(tài)下，油缸為頂出待加工狀態(tài)。該狀態(tài)下，凸模總成為高位狀態(tài)，沖孔刀下口與凹模有5 mm間隙。此間隙能夠滿足常規(guī)壁厚4 mm以內(nèi)的矩形管可以放入加工（圖8、圖9）。2）需要加工時，將矩形管端口放入剪切口內(nèi)，輕踩腳踏開關(guān)，液壓缸開始收縮，強大的液壓力帶動刀口對矩形管端口進行剪切。當液壓缸完成行程后，U型口加工完成，同時剪切出的廢料片從漏料管總成漏出。液壓缸復(fù)位待初始狀態(tài)。

圖9 沖模實物圖

圖10 矩形管待沖狀態(tài)示意圖

2.3 沖壓動作方式選擇

根據(jù)生產(chǎn)實際情況，沖壓機可選擇單次點動沖壓模式和連續(xù)沖壓模式。單次點動主要用于不同規(guī)格矩形管單件加工，連續(xù)沖壓模式主要用于大批量加工。

3 沖壓機的優(yōu)點

1）該沖壓機利用液壓，取代了老舊的慣性沖壓設(shè)備，能耗低，噪聲小，安全性更高。2）設(shè)備的整體輪廓小，占用面積不足1 m2，且制作成本低廉，將其與下料機床布局在一起，下料完畢后直接沖壓后上架，減少了物料的流轉(zhuǎn)和反復(fù)取放的動作，提升效率的同時，降低了成本。3）使用液壓系統(tǒng)，控制了沖壓的行程時間，與慣性沖床相比，沖壓效率提升了20%。

圖11 老沖壓機實物圖

圖12 液壓沖床成品圖

圖13 改進后生產(chǎn)流程圖

4 結(jié)論

通過本設(shè)備的制作，很好地減少了生產(chǎn)線布局中關(guān)于工件流轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)運和取放的動作，有效提高了生產(chǎn)效率。同時由于將設(shè)備與下料機床相依布局，直接由下料工進行沖壓操作，無需專人操作慣性沖壓機床，為企業(yè)節(jié)約了人力成本。