下弦節點預埋鋼筋彎曲成形工藝及模具設計

中鐵寶橋天元實業發展有限公司 （寶雞 721001） 郭坤亮

預埋鋼筋是規格為φ32mm帶有縱肋的月牙肋鋼筋，縱肋高度為2.4mm，實際外徑在φ33.7～φ35.2mm之間，零件長度為1200mm。為增加預埋鋼筋的錨固力，設計彎曲面不在同一個平面上，其彎曲截面互相垂直。預埋鋼筋3D模型如圖1所示。

圖1

1.零件工藝性分析

（1）彎曲成形方式 預埋鋼筋技術條件要求采用機械冷彎方式，若不對鋼筋進行加熱，僅靠手工很難彎曲成形。采用車間3000kN摩擦壓力機進行沖模壓彎成形。

（2）鋼筋縱肋對彎曲成形的影響 鋼筋在彎曲過程中，若在端頭進行直角彎曲前，在空氣錘上將變形區的縱肋鐓平，則能有效減小轉動幅度，但彎曲后工件仍需進行矯正。經分析，成形內容主要有：下料→鐓平縱肋→直角壓彎→中間“S”形壓彎→矯正。

2.模具設計

（1）彈復分析 回彈是彎曲過程中不可避免的現象，也是沖壓成形缺陷中最難以解決的問題。鋼筋沖模壓彎變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。鋼筋沖模壓彎合模時，變形區內外層應力與應變的性質相反，分模時這兩部分彈復變形的方向也是相反的，所以它們引起鋼筋形狀和尺寸的變化十分顯著，使預埋鋼筋的幾何精度受到損害。在實際沖壓條件下，為使鋼筋變形區產生彎曲變形以形成零件形狀，在模具作用下，不可避免地也使非變形區產生一定的變形；分模時，鋼筋非變形區也同樣會產生與合模時變形方向相反的彈復變形，造成鋼筋形狀變化。對非變形區的變形和彈復起主要影響的是鋼筋彎曲方式和模具結構尺寸。

（2）端頭直角彎曲模設計 因鋼筋采用冷彎方式，彈復角相對于熱彎曲方式大，同時考慮模具間隙及非變形區的變形，彈復角取13°，即模具角度為77°，使得回彈后的形狀符合工件要求。直角彎曲凹模結構3D模型如圖2所示，直角彎曲凸模結構3D模型如圖3所示。

圖2

圖3

鋼筋仰角13°入凹模，送料至凹模后側螺栓端頭定位處，由凸凹模合模沖壓成形；分模后，鋼筋從凹模中間退料口退出。

（3）中間“S”形彎曲模設計 根據預埋鋼筋中間“S”形對稱性特點，且“S”形兩側直線較長，在設計模具時將成形斜面傾斜一定角度，以保證成形尺寸和平行度要求。依據彎曲件兩臂非變形區向相反兩個方向彈復變形，使二者相互補償的特點，彈復角取2°，即模具角度比工件角度小2°。中間“S”形彎曲模結構3D模型如圖4所示。

“S”形彎曲模凸凹模結構完全一樣，合模時采用一模兩件成形，鋼筋直角彎曲端左右各一件水平放置，定位采用焊接附件。此方法既可提高勞動生產率，又能減小鋼筋轉動幅度。

圖4