一種線槽零件的加工方法

齊珍珍 蔡羅軍

摘? 要：某部隊越野車的維護保修，涉及一種線槽零件。該線槽零件為細長結構，具有截面復雜，加工難度大，同時維保工作時間緊任務重。因此如何采用一種高質量，短周期，低成本的方法將其加工出來成為生產中必須解決的工藝問題。根據零件特點，設計加工出一種模具工裝，將其應用在折彎機上。同時提出一種工藝方案，并通過有限元模擬分析，優化工藝方案，在實際生產中應用驗證，最終將零件加工成形，高效的解決了維保任務。

關鍵詞：線槽;工藝方案;模具設計;工藝驗證

序言

部隊車輛因其使用環境的特殊性，其維護使用也有著其特殊的要求，往往需要應對各種復雜的問題，本文介紹的就是某款越野車線槽零件加工方法。該線槽零件截面復雜且長，加工要求高，要求加工周期短，同時批量很小，使用傳統以往的沖壓加工工藝很難加工滿足需求。因此如何采用一種高質量，短周期，低成本的方法，將其加工出來成為實際生產中必須解決的工藝問題。

該線槽結構超長大開口度U形板材工件。其形狀主要有兩個直邊、一個半圓弧部分、兩個小R角和兩個水平面組成。這樣結構的零件容易產生較大的回彈、翹曲、旁彎和開裂等缺陷[1-2]。各種不同的成形參數，如凸模尺寸、模具間隙、凹模開口、成型力等都會影響最終的加工生產質量。而這就需要設計人員最好能考慮折彎件的工藝性，這一過程最好能使用模擬分析，能有起到效的輔助作用[3-5]。同時加工工裝工作部位的結構設計對最終加工效果起到關鍵作用，因此模具設計十分重要[6-7]。

本文設計加工出一種模具工裝，將其應用在折彎機上。同時提出一種工藝方案，并通過有限元模擬分析，優化工藝方案，在實際生產中應用驗證，最終將零件加工成形，高效的解決了維保任務。

1工藝方案設計

1.1產品結構分析

如圖1所示，零件材料為Q195，全長達2050mm，截面為深U的“幾”字型，深度達27mm，彎形摩擦力大，成形難度大，普通折彎工藝無法滿足。

1.2產品工藝性分析

根據經驗公式計算成型力：

①彎曲力：

式中： —彎曲變形力;C—系數，取1～1.3;b—彎曲件寬度;t—料厚;σb—抗拉強度; —彎曲半徑;F—最終變形安全力。

②成型力：

成型力安全系數k，選擇為1.3

計算得出成型力

F=2481KN

同時，使用Atuoform-R8有限元軟件模擬分析計算，設置原材料相關參數如表1，最大成型力計算結果為2256.2KN：

公式計算結果和有限元計算結果相符。根據計算結果，結合現有設備情況，最終選擇數控折彎機，型號為PB400-5100。

1.3工藝方案設計

采用激光切割機下料，數控折彎機折彎兩直邊。將工件開口朝下置于工裝下模上，壓弧形。最后排平、整形，去毛刺飛邊。即工藝方案為：下料折彎專用模具彎形排平、整形去毛刺飛邊。

使用Atuoform-R8有限元軟件模擬分析成型過程。分析得出，該零件成型性不良，過程過程中有嚴重開裂風險如圖1所示，且成型后回彈較大，達到1.81mm。

根據分析，需要調整成型工藝，成型開裂說明變形阻力過大，材料無法充分流道，考慮釋放壓邊結構，減小摩擦阻力。同時調整彎曲部分凸模和凹模局部尺寸，適當放大間隙。工藝調整后重新模擬分析，開裂情況顯著改善，回彈也降低到0.6mm。

最終成型方案確定為優化后工藝方案，并依據此方案設計開發模具工裝。

2工裝設計及驗證

2.1 工裝設計

根據半成品形狀設計相應模具工裝。上模上部分根據折彎機刀具接口部位設計，下半部分考慮到出模以及零件成形形狀，U形部位設計為直邊。考慮到裝夾便利性，將上模分為4段。下模設計以半成品形狀以及零件形狀為基礎設計。由于零件彎形為開口U形，成形后必然有些微回彈，因此U形部位設計為直邊，且考慮到出模，彎形部位適當放大間隙。由于折彎機工作平臺上僅在兩側面有定位螺絲孔，因此采取“開窗”的方式，在兩側面挖4個矩形凹槽，用壓板壓住。

2.2 試模環節

工裝實物做出來后進行試模環節。將模具在折彎機上裝好后，進行試彎。由于下模間隙調整，彎形完成后上下模分離時能帶出部分工件。零件尺寸符合要求，出模方式可接受。

2.3 工裝驗證

主要驗證以下兩個方面：1.工裝結構設計是否合理，模具型腔部分尺寸是否合適;2.零件出模是否順利。驗證過程中出現的問題和解決措施如表2。

2.4工藝驗證

驗證內容：1.工藝流程是否合理;2.工藝參數是否合理;3.零件回彈量是否可控;4.安裝螺絲孔位尺寸偏差。經實踐證明，該設計方法、工裝均能完成預定目標，符合設計預期。工藝流程、工藝參數均符合實際，完成預期，設計合理。而零件回彈量、尺寸偏差均在可接受范圍內。最終生產出零件如圖2所示。

3結論

（1）通過理論計算和有限元分析，合理的設計了成型工藝方案，解決了成型開裂的問題，并有效的控制了回彈;

（2）設計的模具工裝，經過使用驗證，高質量、短周期、低成本得解決了生產使用需求;

（3）模具工裝的上下模做成整體，便于調節間隙一致。同時下?？梢宰龀伞伴_式”，便于脫模，下模中間的頂料小孔可做大成走馬孔，便于脫離。

參考文獻：

[1]王保保，霍婧怡.折彎件缺陷原因分析及解決方案[J].機械管理開發，2020（10）：146-148.

[2]譚小明，鄧婷.薄板折彎件的工藝性要點淺析[J].工藝與設備，2013（7）： 224-226.

[3]余亨，何仕榮，陳辰.一種不銹鋼 U 型件折彎回彈影響因素的有限元分析[J].中國水運，2020（04）：201-203.

[4]趙曉樂，莫健華.大尺寸U形截面梁完全成形工藝有限元模擬[J].沖壓，2014，（05）：76-79.

[5]付澤民，胡大超，劉旭輝. 大尺寸U形曲面板材工件的成形模擬與實驗研究[J]. 中南大學學報（自然科學版），2012，43（11）：4343-4320.

[6]王崇雙. P 7 0 縱向梁折彎工裝的改進[J].模具技術，2017，（02）：54-56.

[7]鐘漢華. 一款鈑金U形件通用折彎成形模具的設計[J].設備與技術，2017，（10）：119-120.