南京雷爾偉新技術股份有限公司 江蘇 南京 210061

1 背景介紹

隨著現(xiàn)在軌道車輛行業(yè)發(fā)展迅速，大鐵路車型也在不斷更新中，160KM動力集中型動車組車型在制造約兩年時間后，中國中車在此基礎上研發(fā)出新的車型160KM動力集中型動車組鼓形車，以提高車輛承載能力，減小風阻系數(shù)，增加乘客的乘坐舒適性，將車體兩邊側墻設計為鼓型，上窄下寬，加大車體地板的寬度，從而增加座椅的空間和間距，乘客的乘坐空間增大。鼓形車側墻立柱是軌道車輛側墻中的重要部件，是側墻、車頂構件的主要承載件，其外輪廓精度是決定鼓形車外形質量的基礎。因為側墻板預先不做成型，當側墻板與側墻立柱焊接后，整面?zhèn)葔κ且詡葔α⒅妮喞鳛榛鶞?，如果各立柱弧度、角度、弧圓心位置偏差過大，則焊后的側墻偏差就會更大。為了保證側墻立柱成型的穩(wěn)定性、一致性，提高生產效率，對此工藝進行研究，最終設計開發(fā)出生產側墻立柱的成型模具。成型時可以快速組裝定位、節(jié)省人工、操作簡單、生產效率極高[1]。

2 成型工藝

2.1 產品參數(shù)

鼓形車側墻立柱為3mm后耐候鋼板，材質為Q350EWR1，形狀成乙型，立柱上有多個減重腰孔、鑰匙孔和穿線孔。成型后角度為173.3°，長度為2441mm，側柱直線度要求≤1mm/m，全長直線度要求≤2mm；扭轉度要求≤1mm/m，全長扭轉要求≤2mm；輪廓度≤1mm。形狀如下圖1。

圖1 立柱

2.2 成型工藝的選擇

根據(jù)立柱的形狀，通常的成型工藝為滾彎和壓彎兩種。首先如果選擇滾彎工藝，立柱的工藝路線將為：激光下料→折彎→滾彎→調型→配切和開孔。一般的滾彎工藝在成型后，因立柱上的孔有大量腰孔和鑰匙孔，滾彎后開孔工序最為煩瑣且精準度會大大受到影響，費時費力。滾彎原理見圖2。

圖2 滾彎原理圖

通過分析，最終選擇壓彎工藝。本次工藝采用的機械設備為四柱壓力機，如圖3。

圖3 四柱壓力機

立柱為乙型立柱，由此可選擇一次成型兩件立柱，并且是左右對稱件各一件同時成型，成型時受力均勻。根據(jù)以上思路，通過三維建模，模擬出成型模具的上下模（凸模和凹模）的輪廓，從而設計出整套成型模具[2]。

2.3 模具的設計

根據(jù)以往有限元模擬技術分析的經驗，在理論設計的基礎上考慮成型后的材料反彈量，扭曲變形量，對上下模進行優(yōu)化設計處理。而后設計出以下模具，如圖4（上模）、圖5（下模）。

圖4 上模

圖5 下模

2.4 模具的修磨

不論是通過軟件計算的模具，還是以經驗設計出的模具，在實際生產中，都會對模具進行試模和修模，以此來滿足模具最終的使用要求。

準備適當數(shù)量的試模料，分別為左、右件數(shù)量相同，試模料比正式產品的長度長200mm。成品產品的外輪廓樣板，樣板長度為2441mm，完全模擬成品尺寸和角度。試模后用輪廓樣板、平臺和試模料進行對比，記錄偏差，然后修磨模具。通過反復試模修模，已可以保證立柱的角度和扭曲度。同時在試模過程中計算出立柱圓弧的切點，采用端頭止擋定位，得出定位尺寸L=510mm。如圖6。

圖6 彎梁定位圖

2.5 立柱的下料尺寸確認

為了滿足成型后長度2441mm，在試模時已計算出產品的下料長度2450.6mm。根據(jù)立柱的兩個面上的孔位制作出孔位樣板，見圖7。樣板采用1mm

薄板制作，當樣件成型完成后，將兩個樣板分別對應相應位置檢測樣板，從而得出孔位便宜的尺寸，進而調整下料圖上孔位，下料尺寸確認完成。

圖7 樣板

2.6 成型時的關鍵要素

在一對立柱裝入模具中定位完成時，使用成型的輔助部件，輔助部件為簡單的兩段管件，管件的長度大于立柱與立柱之間間隙2mm，預先做出反變形。其次是壓力機下壓完成后需保壓約30秒鐘。如圖8。

圖8 輔助部件定位圖

3 成型結果

鼓型車側墻立柱通過本工藝成型，成型后立柱角度、弧度與整體樣板間隙≤0.7mm，側面平面度≤1.2mm，翼面與立面垂直度≤0.5mm，無起皺、扭曲現(xiàn)象，能滿足后工序組裝需求。目前，此工藝已應用于在160KM動力集中型動車組鼓形車項目生產制造中，取得了十分明顯的效果。

4 結束語

從工藝開發(fā)到模具設計和生產、模具修模調試、樣件試模直到成品，都是一個探索的過程，軟件不能精準計算出模具的形狀和產品的下料圖形，包括壓型時立柱的定位尺寸。本文闡述了側墻立柱的成型工藝，過程控制和工藝流程，制作的樣板、簡單的模具加上不多的試驗次數(shù)完成了對鼓型車側墻立柱的成型模具的設計、試驗出了成型時的定位尺寸和立柱的下料圖形。