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C70型通用敞車安全托板壓型模具改進

文檔作者：孫剛孟令武文檔來源：齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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36 Die and M ould Technology No．5 2013
文章編號：1001—4934(2013)05—0036—03
0
C70型通用敞車安全托板壓型模具改進
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)
摘 要：C7o型通用敞車安全托板采用熱壓型，其生產(chǎn)成本較高且工作效率低，成型
質量不穩(wěn)定。通過對零件熱壓型和冷壓型的工作原理進行研究，并且對冷壓型過程中
原材料的力學性能、回彈、成型圓角、彎曲力以及模具結構等影響因素進行綜合分析，
采用合理的工藝方法和相關工藝試驗，將現(xiàn)有模具成型鑲塊部分的模具進行結構優(yōu)
化，實現(xiàn)熱壓型改為冷壓型。結果表明，降低了生產(chǎn)成本、減少了動能消耗，且提高了
產(chǎn)品質量。
關鍵詞：回彈；生產(chǎn)成本；熱壓型；冷壓型
中圖分類號：TG 306 文獻標識碼：B
Profiling die improvement for C70 general open wagon security support plate
SUN Gang，M ENG Ling-wu
Abstract：The hot—pressing process used for C70 general open wagon security support plate
has a high production cost，a low productivity and the characteristic of product quality instability．
Through research on the working principles of hot—pressing and cold-pressing as well
as comprehensive analysis of influencing factors such as material mechanical property，spri—
ngback，molding fillet，bending force and mold structure，the structure of insert part mold
was optimized using rational technical method and related technical test．In this way，hotpressing
was turned to cold-pressing．The result shows that this improvement can reduce cost
and energy consumption as well as improve the product quality．
Keywords：springback；production cost；hot-pressing；cold-pressing
引言
圖1所示C70型通用敞車安全托板結構簡
圖，材料為Q235一A的熱軋鋼板，料厚為16 mm。
此件為鐵路貨車制造工廠大批量生產(chǎn)的典型中
厚板成型工件。具體生產(chǎn)工藝流程為：裁料一
剪切一加熱一壓型一鉆孔。熱壓型工序在生產(chǎn)
收稿日期：2013-04—08
作者簡介：孫剛(1977一)，男，工程師。
過程中操作者的工作環(huán)境惡劣、生產(chǎn)成本高和
零件質量不穩(wěn)定。
1 熱壓型工藝方法的弊端
1．1 物料運輸難度大，存在安全隱患
通過C7o型通用敞車安全托板的生產(chǎn)工藝
模具技術2013．No．5 37
∞
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530
圖1 C70型通用敞車安全托板示意圖
流程可以看出，成型方式為熱壓型。也就是說
按照要求，金屬板料在經(jīng)過加熱爐加熱至600～
800℃ 后，通過物料運輸小車轉移至壓力機的工
作臺附近，然后利用模具進行熱壓型。運輸過
程中既要保證零件的溫度，又要確保工序不問
斷生產(chǎn)。此種物料運輸方式不適于沖壓車間物
料運輸繁雜的廠房內生產(chǎn)，給車間的安全生產(chǎn)
埋下隱患。
1．6 零件尺寸不穩(wěn)定
金屬材料在其再結晶以上所完成的沖壓變
型工作過程中，由于熱壓收縮量受很多因素影
響，零件的形狀和尺寸精度不易控制。
2 熱壓型改為冷壓型導致的影響
采用冷壓型方案時，板材受力彎曲時，由于
同時存在彈性變形和塑性變形，當外載荷去除
后，彈性變形部分回復，因此彎曲后工件的尺寸
與模具尺寸不完全一致。為了解決該問題，需
要從以下影響回彈的5個因素中進行優(yōu)化設
計。
2．1 材料的力學性能叫
材料的屈服點仃 越高，彈性模量E越小，加
工硬化越激烈，則回彈也越大。生產(chǎn)過程中，零
件的材質是固定的，材料的盯 為定值，即材料的
力學性能的影響為定值。
1·2 操作者的工作環(huán)境惡劣 2
． 2 相對彎曲半徑r／f
物料運輸操作者和直接生產(chǎn)操作者，工作
過程中長期接觸高溫零件，屬于高溫作業(yè)，長期
生產(chǎn)易患職業(yè)病。
1．3 加熱所需成本較高
加熱過程中所需要的加熱成本和人工成本
為5．6元／件。按照年產(chǎn)20 000件計算，加熱成
本為l1．2萬元。
1．4 熱壓型人工成本較高，工作效率低
利用磨具進行熱壓型過程中，由于零件溫
度600～800℃ ，生產(chǎn)過程中操作者需要利用手
持工具進行物料移動、對擋，生產(chǎn)過程中不便于
操作者生產(chǎn)，并且工作效率較低。
1．5 模具鑲塊壽命短
模具長期用于熱壓型，由于加熱后的零件
表面存在氧化物，在成型過程中氧化物與模具
鑲塊直接接觸，鑲塊的磨損較快，經(jīng)統(tǒng)計熱壓型
的鑲塊壽命是冷壓型模具壽命的五分之一。
r為成型圓角處的半徑，t為零件的板材厚
度。當相對彎曲半徑r／t較小時，彎曲毛坯內、
外表面上切向變形的總應變值較大。雖然彈性
應變的數(shù)值也在增加，但是彈性應變在總應變
中所占比例卻在減小，因此回彈較小，可以忽略
不計。
2．3 彎曲角
彎曲角a越大，表示變形區(qū)長度越大，回彈
角度也越大，但是對于曲率半徑的回彈沒有影
響。
2．4 彎曲力
工作過程中，采用帶一定校正成分的彎曲
方法，讓壓力機給出的力超過彎曲變形所需的
力。這時彎曲變形的應力狀態(tài)和應變的性質都
和純彎曲有一定的差別，而且施加的力越大，這
個區(qū)別也越明顯。當校正力很大時，可能完全
改變毛坯變形區(qū)應力狀態(tài)的性質，并使非變性
區(qū)也轉化為變形區(qū)。此影響因素可以通過調整
38 Die and Mould Technology No
． 5 2013
壓力機的壓力，進行消除對成型回彈的影響。
2．5 彎曲方式和模具結構
不同的彎曲方式和模具結構，對于彎曲件
的彎曲過程、受力狀況以及對于毛坯變形區(qū)和
非變形區(qū)的影響都較大，因此模具結構是影響
零件回彈的主要因素。為了解決冷壓型過程中
的回彈問題，可以通過優(yōu)化模具結構等方案將
其他影響因素給予解決。
3 模具優(yōu)化方案
3．1 現(xiàn)有熱壓型模具結構
圖2為C70型通用敞車安全托板熱壓型模
具。工作原理為：模具成型的上、下鑲塊的型腔
尺寸和零件外形尺寸一致，工作過程中模具上、
下鑲塊將加熱后的鋼板壓成與模具鑲塊內腔尺
寸相同的形狀。
． ＼ ： 驅 皿／
◆ ◆ ●
母◆ ● ◆ ◆母
廠／ ： 也 ＼
1．導套 2．螺釘 3．防塵蓋 4．端部上鑲塊
5．中部上鑲塊 6．螺釘 7．上模體 8．螺釘 9．擋料銷
10．下模體 11．中部下鑲塊 12．端部下鑲塊 13．導柱
圖2 C70型通用敞車安全托板壓型模具
小，預先對模具工作鑲塊做相應的形狀和尺寸
修正，使零件成型后獲得要求的形狀和尺寸。
這種方法在沖壓行業(yè)防范應用，但是為了確定
回彈的趨勢和尺寸，需要做相應的工藝試驗。
圖3所示為C70型通用敞車安全托板，采
用壓型鑲塊尺寸與零件外形尺寸相同，壓制的
成型示意圖。圖3所示R 尺寸呈曲面，兩端翹
起狀回彈，翹起高度為A 。為了通過模具結構
取出R 和A 的回彈，需要在模具成型上、下鑲
塊上增加相應的補償尺寸R 和A ，如圖4中所
示鑲塊形狀。利用增加R 和A 的補償方法，
上、下鑲塊進行二次試驗，試驗結果R 和A 的
值呈減小趨勢變?yōu)镽 和A 。按照此方法依次
進行試驗，直至零件回彈后的尺寸與零件的圖
紙尺寸相符合，確定最終的R值和A值。最終
按照模具上、下鑲塊的R和A 值進行尺寸確定，
為后續(xù)生產(chǎn)準備相應的模具備品備件。
7 6 5
1．端部上鑲塊(1) 2．工件 3．中部上鑲塊
4．端部上鑲塊(2) 5．端部下鑲塊(1)
6．中部下鑲塊7．端部下鑲塊(2)
圖3 C70型通用敞車安全托板壓型鑲塊優(yōu)化示意圖
圖4 C70型通用敞車安全托板回彈趨勢示意圖
4 效果驗證
3·2 解決冷壓型過程中彈性變形方案
(1)取消了板料加熱以后的物料運輸，實現(xiàn)
零件在冷壓型過程中，彈性變形是不可避 了工藝流程的優(yōu)化，并且消除了因為運輸過程
免的，但是可以根據(jù)變形的趨勢和變形量的大 (下轉第56頁)

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