鐵路貨車棚布護(hù)鐵沖壓工藝優(yōu)化

鐵路貨車棚布護(hù)鐵沖壓工藝優(yōu)化

如圖1所示，涂層防護(hù)鐵是c6鐵路車輛的主要部件。用于支撐和保護(hù)傾斜車輛的上、下、左、右支撐。其形狀直接影響列車覆蓋層的固定質(zhì)量和使用壽命。篷布護(hù)鐵采用厚度6mm的普通碳素鋼(Q215-A)起伏成形,除具有較高的強(qiáng)度、剛度和尺寸精度外,還要求B面對(duì)C面的垂直度在200mm長(zhǎng)度內(nèi)不得大于2mm,棱線清晰,無皺褶和破裂等缺陷。確定合理的冷沖壓工藝方案,設(shè)計(jì)安全、合理的模具結(jié)構(gòu)是保證制件質(zhì)量的重要因素,下面就這兩個(gè)問題展開討論。1壓延工藝設(shè)計(jì)1.1壓件成形的特點(diǎn)普通碳素鋼(Q215-A)是鐵路貨車制造中常用的材料,其抗拉強(qiáng)度為340～420MPa,延伸率為26%～31%,具有良好的塑性。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看,貨車用篷布護(hù)鐵沖壓件為壓縮類平面翻邊和角部?jī)蓚?cè)起伏成形。壓縮類平面翻邊的應(yīng)力狀態(tài)和變形狀態(tài)的特點(diǎn)和拉深完全相同,區(qū)別在于翻邊是沿不封閉的曲線邊緣進(jìn)行的局部非軸對(duì)稱的拉深變形,極限變形程度主要受毛坯變形區(qū)失穩(wěn)起皺條件的限制;起伏成形依靠材料的拉深在變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生局部變形,并依靠附近區(qū)域材料的拉薄;工件的極限成形高度與毛坯尺寸不再有關(guān),而與材料的塑性有關(guān),在變形過程中極易產(chǎn)生拉裂、拉薄。所以,拉裂、拉薄、起皺是成形工藝和模具設(shè)計(jì)要控制的缺陷,影響它們的因素主要有模具的幾何參數(shù)、潤(rùn)滑條件,特別是凸凹模圓角成形件質(zhì)量影響很大。1.2次起伏成形從產(chǎn)品成形方面來看,制件有壓縮類平面翻邊和起伏成形兩種特征,最好的方案是兩種特征一次完成。否則,無論是先成形那一種特征,都存在定位不準(zhǔn)、材料流動(dòng)不均勻等不利的因素嚴(yán)重影響工件的外觀質(zhì)量。起伏成形能否一次完成,按下式計(jì)算:[(L1-L)/L]×100<(0.7～0.75)δ(1)式中:L1為變形區(qū)壓筋后沿截面的材料長(zhǎng)度(mm);L為變形區(qū)壓筋前材料長(zhǎng)度(mm);δ為允許的相對(duì)延伸率。計(jì)算結(jié)果為16.9%<(0.7～0.75)δ,符合上述條件,可以一次起伏成形。該工件的壓縮平面翻邊特征類似于不用壓邊圈的無凸緣矩形盒狀淺拉深件,應(yīng)力狀態(tài)和變形狀態(tài)完全相同,翻邊許用變形強(qiáng)度值為38%,翻邊變形程度可用下式計(jì)算表示:K=RR+b=6060+200=0.23<0.38Κ=RR+b=6060+200=0.23<0.38(2)式中:R為翻邊線的曲率半徑(mm);b為翻邊部分的毛坯高度(mm)。計(jì)算結(jié)果符合壓縮類強(qiáng)度翻邊計(jì)算。以上兩項(xiàng)特征均符合條件,可以一次成形?；诶碚撚?jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)了如下兩套工藝方案。(1)減少回彈引起的起排液第1副模具落料(每次行程落料1件);第2副模具成形(每次行程成形1件)。第2副模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮該件翻邊是沿不封閉的曲線邊緣進(jìn)行的局部非軸對(duì)稱的拉深變形,加大凹模圓弧角半徑減少產(chǎn)生起皺。為防止由于翻邊回彈引起的制件在凸緣兩端附近產(chǎn)生扭曲,需要施加強(qiáng)力壓邊以壓緊沖件本體的表面,才能保證B面對(duì)C面的垂直度在200mm長(zhǎng)度內(nèi)不得大于2mm。對(duì)于起伏成形特征來說,強(qiáng)壓邊力情況下會(huì)使材料流入速度很慢,影響凸緣部分的材料產(chǎn)生徑向流動(dòng)轉(zhuǎn)移到?jīng)_件的側(cè)壁,過強(qiáng)的壓邊力沖件將會(huì)產(chǎn)生拉薄和局部拉裂,壓邊力不足將會(huì)使沖件產(chǎn)生起皺、翹曲缺陷,還需要后期整形處理。此方案的優(yōu)點(diǎn)是模具投入的成本較低,缺點(diǎn)是沖件的成形質(zhì)量較差,且不穩(wěn)定。(2)無凸緣矩形沖件成形第1副模具落料(每次行程落料2件);第2副模具成形、切斷。第2副模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮成形過程中材料徑向流動(dòng)的均勻性,采用同時(shí)成形2件,形成無凸緣矩形盒狀淺拉深件和起伏成形2種特征,無需施加壓邊力,成形和切斷分離同時(shí)完成。該方案優(yōu)點(diǎn)是沖件成形質(zhì)量好,符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求,缺點(diǎn)是模具成本投入大,是方案1的2倍。經(jīng)過兩種方案的對(duì)比,雖然方案2模具投入上增加了一定成本,但沖件的質(zhì)量明顯得到了保證,從企業(yè)的發(fā)展和長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)利益來講,顯然應(yīng)該優(yōu)先選擇方案2。2工藝和工作流2.1下模的制作圖2為成形切斷模的組裝圖,設(shè)計(jì)過程綜合考慮了諸多因素,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下。(1)為了防止由于兩塊成形凸模的高度間有誤差而造成沖件毛坯料產(chǎn)生竄動(dòng),兩塊成形凸模制作成一體,切斷上模由固定板與成形凸模固定。固定板除固定切斷上模外,也是成形凸模的一部分。(2)下模組成時(shí),為了便于調(diào)整上、下切斷刀片間隙,使成形凹模通過下模外框與下模板連接。而成形切斷下模直接安裝在下模板上。成形切斷下模即是切斷部分的下刀也是起伏成形和壓縮翻邊的凹模。(3)調(diào)整間隙時(shí),可去掉下外框和成形凹模。但調(diào)整過程需要作假凸模進(jìn)行調(diào)試,以保證起伏成形和切斷的間隙。(4)為了使工件從模腔中方便取出,設(shè)有下頂出裝置。(5)上、下模導(dǎo)向采用中間兩導(dǎo)柱滑動(dòng)導(dǎo)向。2.2壓力機(jī)沖件成形斷序模具安裝在630t機(jī)械壓力機(jī)上,工作過程如下。毛坯送入凹模并定好位,上模隨壓力機(jī)的上滑塊下行,在成形凸模作用下,毛坯沿凹模圓角向下流動(dòng),當(dāng)凸模下降至下死點(diǎn)之前4mm時(shí),成形和切斷同時(shí)進(jìn)行,成形結(jié)束時(shí)兩塊沖件完全切斷分離。成形凸模隨壓力機(jī)上滑塊上升,頂桿在彈簧的作用下,將沖件頂起,切斷的廢料落到托料板上,取出沖件后便可進(jìn)行下一個(gè)沖件的成形切斷工序。另外,篷布護(hù)鐵在車間630t壓力機(jī)上沖制,由于壓力機(jī)的速度快,凸模和凹模在成形時(shí)其表面產(chǎn)生很高的溫度,不能連續(xù)沖裁,需要每次沖程停頓一下,每成形切斷一