侧柱新型成型工艺及模具设计

杨大伟

摘 要：本文分析了侧柱成型的工艺及成型难点，采用新型模具结构需克服的工艺问题及新型成型模具结构。

关键词：侧柱 新型工艺 新型模具结构

1、前言

侧柱是铁路客车车体钢结构的重要组成零件，与侧墙板直接焊接构成侧墙，是侧墙的骨架，成型质量直接影响侧墙的表面平度。由于此次出口项目客户对侧墙平面度要求严格，平面度要求2米不超1.5mm，因此对侧柱成型精度要求极高。材料为耐候钢板（09CuPCrNi-A），料厚3.0mm。

2、工艺分析

从零件图可见，该零件相对壁厚较小，精度IT7级，是一个由乙型断面沿直线圆弧引导线生成的回转体左右制件。回转体的引导线是由直线和圆弧相切而成的曲线，且曲率半径较大。在板料水平放置时冲压方向与制件圆弧法线方向垂直。通过对产品工艺性进行分析可知，成型该零件，可以采用两种冲压工艺方法：第一种方法，按传统法，采用拉弯成型工艺，成型工序为：予折弯—拉弯—切头。由于工件直线与圆弧曲率半径相差较大，拉弯时制件圆角处断面收缩变形剧烈，截面高度尺寸减小，成型后制件各处截面尺寸不一致。并且乙型制件成型工艺性差，易失稳，制件成型后产生扭曲变形。第二种方法，落料—模具成型—中间切开。把乙型件工艺补充成对称的帽型件，提高成型的工艺性，中间予留工艺切口量，模具压型后对称切开。这种方法是要根据工件各部位变形量的不同，先通过工艺计算和成型试验，确定展开料形状尺寸；其次在成型工序中采用在曲面上倾斜放料的方式，保证模具冲压方向与制件圆弧法线夹角小于九十度，避开成型最大极限角度；根据垂向投影面积相等原则对成型板料作工艺补充；通过调整成型曲面倾斜角度保证成型时凸模与板料同时接触，防止板料窜动；最后确定定位尺寸。该工艺方法对成型工艺要求较高，模具结构要求复杂，但成型质量可以保证，生产效率较高。综合以上分析，采用第二种冲压工艺方案。

3、毛坯展开料尺寸和成型定位尺寸的确定

在实际设计和生产过程中，工件的形状尺寸是确定的，先设计制造了侧柱成型模具。经分析计算，初步确定了展开料尺寸，通过激光下料进行成型工艺试验和修证，最终确定了展开料尺寸。通过三维虚拟装配确定了定位销在成型模具中的定位尺寸

4、成型模具结构设计及工作过程

成型制件的好坏与模具设计质量密切相关，合理的模具结构是加工合格制件的关键。根据侧柱零件形状、尺寸、材料性能设计成型模具，在模具设计时应考虑以下几点：

（1）对制件成型时的应力进行强度校核，保证板料成型强度足够，防止制件拉裂；（2）考虑工件成型后两个方向的回弹补偿。由于工件纵向成型塑变较大，因此回弹较小，设计时沿纵向方向角度回弹补償量给0.5度；截面由于底角与顶角回弹不同，成型后上下两面不平行，产生翘膀现象，需要采用翼面反变形补偿法，实际设计时凸、凹模截面方向相应给出4度倾斜角；（3）毛坯在成型时冲压方向和定位选择。成型时按投影面积相等原则和凸模两端同时接触制件原则确定制件成型时的倾斜角度和工艺补充长度，实际设计时制件加长量左右各为50mm、150mm. 制件与水平方向成8度角，分别满足了上述设计原则，在避开成型极限的同时也有利于板料成型时金属的流动；采用加长定位销定位，保证工件在倾斜曲面上放料的稳定性。（4）间隙调整。为便于调整间隙，采用侧把凹模镶块结构。图1为侧柱压型模具结构及工作过程图。

5、结束语

在生产实际中，通过采用上述工艺和模具结构，所生产的零件成型精度高，尺寸稳定，外形美观，完全满足了孟加拉项目对侧柱的高标准要求，达到了保证产品质量，提高生产效率的目的，实践效果很好。

参考文献

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[2]姜奎华.冲压工艺与模具设计.北京.机械工业出版社，1986.

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