孫 剛，孟令武

（齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司 沖壓車間，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

1 70噸通用敞車下側(cè)門板成形工藝

圖1是我公司生產(chǎn)的70噸級通用敞車的下側(cè)門板，為典型的起伏成形件，具有重量輕、剛度大及外形美觀等特點。工件厚度5mm，展開尺寸5mm×1230mm×1560mm，材質(zhì)為屈服強度為450MPa高強度耐候鋼板。在大噸位油壓機上利用壓型模具生產(chǎn)。圖2為下側(cè)門板壓型模具。為了進一步提高零件的成形質(zhì)量和平面度，模具在成形過程中需要穩(wěn)定的壓邊力。以往都是在模具上加裝聚氨酯或者彈簧的方案獲取板材成形所需要的壓邊力。實踐證明，聚氨酯和彈簧提供的壓邊力隨聚氨酯和彈簧壓縮量的變化而變化，存在壓邊力不穩(wěn)定的缺點。

液壓機技術的迅速發(fā)展，使雙動液壓機日趨成熟。雙動液壓機滑塊采用行程控制，壓邊滑塊由快轉(zhuǎn)慢壓住物料邊緣，拉伸滑塊帶著上?？焖僖苿又廖锪希俣绒D(zhuǎn)慢，壓力增大，使物料受力拉伸成形，整個運動過程中滑塊運動平滑無振動，確保壓制質(zhì)量，使制品光滑無皺紋。其壓邊力來自于設備的壓邊油缸，拉伸力來自于設備主工作油缸。該結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，不僅可以提高零件的成形質(zhì)量，而且可以使模具結(jié)構(gòu)簡單化，為成形件的壓型、落料工序的集成創(chuàng)造了有利條件。

零件成形工藝流程：板料置于模具工作區(qū)→上滑塊帶動模具上模下行同時壓邊油缸推動壓邊橫梁以及壓邊滑塊下行→壓邊缸通過壓邊橫梁壓邊滑塊傳遞給模具壓邊圈→模具壓邊圈先于成形凸模接觸鋼板→模具壓邊圈與板料完全接觸并且壓邊缸達到預設壓邊力數(shù)值→壓邊力保持恒定不變，同時油壓機主工作油缸將力傳導給模具上鑲塊并下行開始板料拉伸成形→拉伸成形完成。

圖1 下側(cè)門板零件圖

圖2 下側(cè)門板壓型模具

2 大噸位油壓機的壓邊結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 大噸位油壓機的壓邊結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)油壓機壓邊結(jié)構(gòu)通常采用內(nèi)外滑塊式結(jié)構(gòu)，內(nèi)滑塊提供拉伸力，外滑塊提供壓邊力。拉伸油缸和壓邊油缸分布于設備頂端。由于內(nèi)滑塊尺寸固定，生產(chǎn)零件尺寸范圍比較單一，缺乏柔性。為了適應產(chǎn)品變化的需求，需要對油壓機的壓邊結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使之滿足大小不同的零件生產(chǎn)。圖3為油壓機新結(jié)構(gòu)壓邊墊。該液壓墊上面通過螺栓與油壓機滑塊下墊板連接，下面通過把胎螺栓與模具上模體連接，同時壓邊桿與模具壓邊圈接觸。

2.2 大噸位油壓機壓邊墊工作原理[1]

壓邊墊內(nèi)設有導向裝置，壓邊墊工作時壓邊油缸推動壓邊滑塊連接梁沿著導向裝置上下往復運動。壓邊油缸通過壓邊滑塊連接梁將壓邊力傳遞給數(shù)量一定的壓邊桿。數(shù)量一定的壓邊桿穿過壓邊滑塊下連接板，將壓邊力傳遞給模具壓邊圈。為板料拉伸成形提供所需要的壓邊力。

圖3 大噸位上壓邊墊結(jié)構(gòu)簡圖

2.3 大噸位油壓機壓邊墊設計要點[2]

大噸位油壓機壓邊墊的結(jié)構(gòu)突破了原有油壓機的設計方案。油壓機的壓邊油缸位于滑塊下端。設備在工作過程中由于長時間連續(xù)作業(yè)，以及維修過程中產(chǎn)生部分殘油遺留在壓邊墊內(nèi)部。油壓機在工作過程中零件與壓邊墊接觸，會有不同程度的殘油滲到工件表面，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決滲油問題，在大噸位油壓機壓邊墊的設計過程中設計安裝集油、輸油裝置，并定期進行排油。

圖3中壓邊桿5為直徑50mm～100mm的圓柱體。油壓機在工作過程中，壓邊桿一直受壓應力狀態(tài)，長時間工作會導致壓邊桿端部變粗現(xiàn)象，以至于影響壓邊滑塊下連接板與壓邊桿的配合，導致壓邊墊不能正常工作。為了解決壓邊桿變形問題，在設計過程對壓邊桿的外形結(jié)構(gòu)設計成中間粗、端頭略細的形狀，同時還需要考慮在安裝過程中的簡單化、安全化、便捷化。

壓邊墊為內(nèi)置油缸的箱形結(jié)構(gòu)，壓邊滑塊下連接板與模具直接接觸并且承受工作載荷。工作過程中壓邊滑塊下連接板會產(chǎn)生微小的變形，久而久之壓邊滑塊下連接板會發(fā)生局部凹陷，影響后期的正常使用。為了解決壓邊滑塊下連接板的局部凹陷變形問題，在壓邊墊設計過程中要考慮的壓邊墊內(nèi)部設計支撐零件，從而增加壓邊墊的剛度[3]。

2.4 與傳統(tǒng)壓邊結(jié)構(gòu)相比具有的優(yōu)點

（1）設備柔性好，適于大小不同規(guī)格的零件生產(chǎn)。模具壓邊圈的大小隨著零件的大小變化而變化。以往傳統(tǒng)的雙動油壓機通過內(nèi)外滑塊結(jié)構(gòu)為模具提供壓邊力，但是壓邊滑塊的尺寸固定，不能滿足不同規(guī)格的零件的生產(chǎn)。大噸位油壓機的上壓邊墊結(jié)構(gòu)，壓邊桿按照矩陣形式均勻鑲嵌于壓邊滑塊下連接板?？梢赃m應不同尺寸大小的零部件壓邊需求，可通過壓邊圈上部壓邊桿的組合完成壓邊力傳導作用。

（2）模具結(jié)構(gòu)簡單化。以往的油壓機受設備結(jié)構(gòu)限制，不能為所有的成形零件提供壓邊力。對于不能滿足于設備壓邊范圍內(nèi)的零件，需要在設計模具過程中考慮模具本身具有壓邊裝置。為了滿足成形零件壓邊力的需求，通常采用結(jié)構(gòu)復雜的液壓油缸裝置來實現(xiàn)成形過程中所需要的壓邊力。但是液壓油缸與模具的結(jié)合使模具的結(jié)構(gòu)變得復雜，而且液壓油缸在工作過程中還需要單獨配置所需要的液壓站。大噸位油壓機上壓邊墊結(jié)構(gòu)可以使模具設計過程中不用考慮壓邊裝置，使模具結(jié)構(gòu)簡單化。而且通過設備壓邊可以取消移動液壓站，使操作者在安裝模具過程中操作簡單化。

（3）設備結(jié)構(gòu)簡單，便于保養(yǎng)與維修。傳統(tǒng)內(nèi)外滑塊的油壓機壓邊裝置，壓邊油缸位于設備頂端，穿過滑塊將壓邊力傳遞給模具壓邊圈。此結(jié)構(gòu)復雜，不便于日常維護與保養(yǎng)。油壓機的上壓邊墊結(jié)構(gòu)，將壓邊油缸安裝于滑塊下部，直接與壓邊滑塊連接梁相接觸，大幅減小了壓邊油缸與壓邊機構(gòu)的距離。設備的結(jié)構(gòu)趨于簡單化，并且整體壓邊墊位于油壓機滑塊下端，便于設備的日常保養(yǎng)與故障檢測與維修。

（4）壓邊力精度高，便于調(diào)節(jié)。上壓邊墊安裝位移傳感器，壓機可實現(xiàn)液壓墊行程調(diào)整位置的數(shù)字設定，行程位移可實現(xiàn)數(shù)顯、數(shù)控。上壓邊墊的四角油缸采用相互獨立的比例壓力閥控制，可實現(xiàn)四角壓力分別控制。壓力控制及顯示通過觸摸屏輸入和顯示，使液壓墊壓力從公稱力的15%～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在拉伸過程中，壓邊力可按零件的壓邊力曲線進行控制，并能動態(tài)顯示。上壓邊墊通過壓邊桿將油壓機的壓邊力傳遞給模具壓邊圈，為了提高壓邊力的調(diào)節(jié)精度，將壓邊油缸分為若干單獨控制的壓邊油缸工作組。

3 結(jié)束語

大噸位油壓機壓邊機構(gòu)的優(yōu)化，使模具結(jié)構(gòu)簡單化，為鐵路貨車行業(yè)的中厚板成形、落料的工序集成等提供了模具結(jié)構(gòu)保障。此壓邊結(jié)構(gòu)的大噸位油壓機將是鐵路貨車生產(chǎn)企業(yè)不可或缺的中厚板成形設備。

[1]楊玉英.實用沖壓工藝及模具設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]中國機械工程學會塑性工程分會.鍛壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3]張新國.大噸位精整壓力機快速返程時慣性沖擊原因分析及對策.鍛壓裝備與制造技術，2012，47（2）.