大型U 形件弯曲成形工艺和模具设计

2013-03-12宋英立宋连芹吕浩源

长春工程学院学报（自然科学版） 2013年1期

关键词：凹模制件圆角

宋英立，宋连芹，吕浩源

（长春市国凯模具设备修造有限责任公司，长春 130062）

0 引言

内侧中间板是铁路客车CW－2转向架上的重要零件之一，生产批量较大，其材质为16MnR、材料厚度为12mm、U形宽度为680±1、2个圆角尺寸为R150，内侧中间板制件图如图1所示。

图1 内侧中间板制件图

1 工艺分析

从制件图可以看出，内侧中间板结构尺寸较大、尺寸精度较高，是典型的大型U形弯曲件。由于是大圆角90°弯曲，圆角部分的相对弯曲半径较大，弯曲后回弹量也较大，所以该件的U形宽度和圆角尺寸精度很难控制。

经过分析，内侧中间板弯曲成型有以下3种工艺方案：

第一种工艺方案：双角一次弯曲成形。此方案是将坯料一次弯曲成型，制件的回弹量不易于控制，生产效率高。由于受到模具结构的限制，凸、凹模无法预先给出较大的补偿回弹值，成型后制件回弹大，工件敞口约10～20mm，成型后须靠人工进行调修。

第二种工艺方案：单角两次弯曲成形。此方案是用同一套模具，对同一个工件进行两次单角弯曲，能有效地控制工件回弹，生产效率较高。凸、凹模可以预先给出较大补偿回弹值，并且还可以通过调节压力机的压力和模具的闭合高度来控制工件回弹。

第三种工艺方案：折弯机折弯。因为是大圆角90°弯曲，在折弯机上需要单角多次折弯，生产效率较低，制件的回弹量易于控制。由于制件需要多次移动，反复定位，其尺寸精度较难保证。

通过对3种工艺方案和模具结构分析与比较，并经过反复的工艺试验，综合考虑各种因素，最后采取了第二种方案即单角两次弯曲成形。

2 模具结构

若采取单角对称弯曲，由于制件较高，模具的闭合高度也较高，在弯曲结束时，工件将碰到压力机滑块而被折弯。采取单角不对称弯曲，但由于弯曲时受力不对称，板料容易发生移动，工件精度将受到影响。通过反复计算和试验，得出从单角对称弯曲位置倾斜2.5°弯曲时，板料基本上不发生移动，降低了模具的闭合高度。

此模具的上模部分主要由上模板和凸模组成，下模部分主要由下模板、凹模镶块、托料板、挡料销1和挡料销2组成。内侧中间板单角弯曲模结构示意图如图2所示。

图2 内侧中间板单角弯曲模结构示意图

2.1 模具的工作部分

为简化模具结构，采用整体式凸模，下模板兼作凹模的结构。为减少下模圆角处的磨损，防止成形过程中擦伤工件表面，在下模圆角处增加了耐磨的镶块。

根据经验和精心计算，初始设计时单角给出了6°的补偿回弹角，模具经过试验，制件产生负回弹，说明给出的补偿回弹角有点偏大。通过对补偿回弹角进行修正，给出了4°的补偿回弹角。第二次模具试验，补偿回弹角正好和实际回弹角相抵消，所压制的制件完全满足产品图要求。凸模如图3所示，凹模镶块组成如图4所示。

图3 凸模

图4 凹模镶块组成

2.2 制件的定位方式

为保证定位准确可靠，操作方便，将第一次弯曲的初始定位和第二次弯曲二次定位分开。第一次弯曲，坯料的端定位是用坯料靠在挡料销1上。第二次弯曲，工件的端定位是用已弯曲成形的直角边靠在挡料销2上。内侧中间板的一次弯曲和二次弯曲的制件定位示意图如图5和图6所示。

图5 一次弯曲制件定位

图6 二次弯曲制件定位

3 模具的工作过程

内侧中间板的一次弯曲和两次弯曲都是在同一套模具上完成的。

将坯料放在凹模和托料板上，坯料一端靠在挡料销1上，随着压力机滑块下行，凸模先与坯料接触，随着滑块继续下行，凸模压住坯料下行进入凹模型腔内，将坯料弯成第一个90°角。然后将毛坯料旋转180°，用已弯曲成形的直角边靠在挡料销2上，重复第一次过程，将坯料弯成第二个90°角。一次弯曲和二次弯曲工位示意图如图7和图8所示。