中空框式新型模具结构在铝合金车体生产中的研究应用

张守凤

摘 要：本文介绍了一种全新的模具结构，该结构融合了普通成型模具与轧胎成型模具的设计思想，充分发挥两种结构成型的优点，克服各自的不足。运用现代先进的设计制造手段，大胆创新，使单一成型方法难以解决的成型难题在新的模具结构面前迎刃而解。

关键词：窄口 高立臂 新型模具结构

中图分类号：TG379 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0109-02

在铁路轨道客车铝合金车体的生产过程中，经常会遇到这样一些制件：制件底部口很窄，直臂很高，有的工件两侧均为要求垂直的“U”型制件，有的一侧垂直，另一侧成一角度。图1所示为一典型工件，材料为铝合金（LF5），料厚为5.0mm。

1 工艺分析

从零件图可见，该零件底部较窄，侧壁高度大，若采用一般压型模具结构，受机床闭合高度和行程限制，很难实现。而且制件成型后，由于回弹产生“张口”现象，很难保证制件所要求的垂直度和角度。制件材质为铝板，表面质量要求很高，模具成型时很容易在表面产生压痕。若考虑闸压成型工艺方案，由于制件底部与侧壁相对比太大，上轧胎喉深不够，造成轧第二道弯时侧臂与上轧胎干涉，无法成型。因此两种方案都不能满足要求。过去采用的工艺方案是分段方法，即将工件侧臂分段，底部采用轧压成型，保证成型角度，侧臂分段焊接，之后打磨，保证制件表面精度。这虽保证了制件的使用性能，但却增加了工序和成本，降低了生产效率，而且制件的强度也有所下降。经过反复论证和认真研究模具成型与轧压成型两种方式的特点后，开发出一种新型成型模具结构，将模具成型的优点与轧压成型的优点充分结合在一起。这种方案是：采用模具二次成型，即每次成型一个侧臂；模具采用中空结构，使工件在二次成型时从模具空开处穿过，从而避免了工件与模具的干涉，保证了工件成型精度。满足了制件精度要求和表面质量，又降低了成本，减少了工序。但该成型方法对展开料尺寸和定位精度要求较高。经分析计算，用三维软件确定了展开料尺寸，通过三维虚拟装配和干涉检查确定了模具关键部件的几何参数，运用CAE有限元理论对核心受力部件进行了应力分析，确保了模具强度足够。冲压工艺如图2所示。

2 模具結构及工作过程

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。因此应根据具体零件形状、尺寸及材料合理设计成型模具结构。

（1）模具设计要点：设计模具时应根据工件尺寸确定模具高度和开口尺寸，同时，应根据冲压力来确定凸模强度，保证刚度和强度足够。模具定位设计成可调式，以便于调整和适应不同工件。

（2）工作时先将坯料定位，上模下行，凸模、凹模成型工件的一个侧臂；通过调整压力机行程控制工件的回弹。之后压力机回程，将工件取下，二次定位，压力机下行，工件成型另一个侧臂，此时，第一次成型的侧臂从凸模中间穿过，避免了工件与模具的干涉（图3，图4）。

3 结语

该模具构思新颖，结构独特，充分吸取模具成型与轧压成型的优点，克服了两种成型结构各自的不足。简化了工艺，降低了生产成本，提高了产品质量。

参考文献

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