液壓支架結構件壓彎模具的設計及應用

陳清

摘要： 在液壓支架結構件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結合現場工作的實際，找出影響的關鍵因素，經過多次的現場試驗，設計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設備，主要用于回采工作面的支護，為煤礦井下工人及設備提供了安全的工作空間，以保障井下作業人員的人身安全和各種設備的正常運轉，確保現場生產的正常進行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構件組成的一種用來支撐和管理頂板的設備，它不僅能實現支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機，支護性能好、強度高、移設速度快安全可靠等優點，可以配合刮板輸送機的淺截式采煤機，組成回采工作面的綜合機械化設備，該設備具有增加產量、提高效率、降低成本、安全生產、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結構件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發和生產，逐漸向低重量、高參數、大型化的方向不斷發展，在滿足液壓支架強度的前提下，減輕支架重量，采用高強度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結構件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結構件包括頂梁、底座和掩護梁等都是由高強度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復雜高強度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強板的應用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結構件都是采用Q690鋼板，這些高強板是調質鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當于給高強板退火，會降低板材的強度，失去了利用高強板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續生產帶來一定的困難，需返工而造成誤工現象。

2 壓彎模具的設計及使用

2.1 壓彎模具的設計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產生壓過的現象，就得在反向壓，經過多次重復壓制，工件內部就產生了細微裂紋而降低了工件強度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復方法，而造成工件壓裂等現象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎上有針對性的進行了一些試驗，經過多次的試驗，不斷改進，根據不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設計了一系列壓彎模具。

根據工件圓弧邊部分在壓彎后亦發生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據相關資料中回彈值的要求，來進一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發生“拖動”現象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據工件設計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設計制作了不同的壓彎模具，其結構主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設計原理是一致的，但結構有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據圓弧的半徑不同而定的，但實際生產中使用方法是一樣的。結合車間的實際生產情況，我們共設計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準60）、R90（？準180）、R100（？準200）、R115（？準230）、R152.5（？準305），壓彎模具設計制作的完成及在車間使用情況的效果，達到了預期目標。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或專用夾具固定在油壓機固定機平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機導向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機向下移動，將工件壓彎成型。

3 結束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環節的效率得到了明顯的提升，因在設計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達到99%以上，節省了人力物力和占用油壓機的時間，為筆者所在廠的支架結構件批量生產的順利進行奠定了基礎。

參考文獻：

[1]魏晉文.煤礦機電設備使用與維修[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結構優化與靜力學分析[D].太原理工大學，2013.endprint

摘要： 在液壓支架結構件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結合現場工作的實際，找出影響的關鍵因素，經過多次的現場試驗，設計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設備，主要用于回采工作面的支護，為煤礦井下工人及設備提供了安全的工作空間，以保障井下作業人員的人身安全和各種設備的正常運轉，確保現場生產的正常進行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構件組成的一種用來支撐和管理頂板的設備，它不僅能實現支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機，支護性能好、強度高、移設速度快安全可靠等優點，可以配合刮板輸送機的淺截式采煤機，組成回采工作面的綜合機械化設備，該設備具有增加產量、提高效率、降低成本、安全生產、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結構件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發和生產，逐漸向低重量、高參數、大型化的方向不斷發展，在滿足液壓支架強度的前提下，減輕支架重量，采用高強度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結構件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結構件包括頂梁、底座和掩護梁等都是由高強度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復雜高強度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強板的應用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結構件都是采用Q690鋼板，這些高強板是調質鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當于給高強板退火，會降低板材的強度，失去了利用高強板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續生產帶來一定的困難，需返工而造成誤工現象。

2 壓彎模具的設計及使用

2.1 壓彎模具的設計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產生壓過的現象，就得在反向壓，經過多次重復壓制，工件內部就產生了細微裂紋而降低了工件強度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復方法，而造成工件壓裂等現象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎上有針對性的進行了一些試驗，經過多次的試驗，不斷改進，根據不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設計了一系列壓彎模具。

根據工件圓弧邊部分在壓彎后亦發生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據相關資料中回彈值的要求，來進一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發生“拖動”現象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據工件設計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設計制作了不同的壓彎模具，其結構主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設計原理是一致的，但結構有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據圓弧的半徑不同而定的，但實際生產中使用方法是一樣的。結合車間的實際生產情況，我們共設計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準60）、R90（？準180）、R100（？準200）、R115（？準230）、R152.5（？準305），壓彎模具設計制作的完成及在車間使用情況的效果，達到了預期目標。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或專用夾具固定在油壓機固定機平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機導向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機向下移動，將工件壓彎成型。

3 結束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環節的效率得到了明顯的提升，因在設計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達到99%以上，節省了人力物力和占用油壓機的時間，為筆者所在廠的支架結構件批量生產的順利進行奠定了基礎。

參考文獻：

[1]魏晉文.煤礦機電設備使用與維修[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結構優化與靜力學分析[D].太原理工大學，2013.endprint

摘要： 在液壓支架結構件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結合現場工作的實際，找出影響的關鍵因素，經過多次的現場試驗，設計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設備，主要用于回采工作面的支護，為煤礦井下工人及設備提供了安全的工作空間，以保障井下作業人員的人身安全和各種設備的正常運轉，確保現場生產的正常進行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構件組成的一種用來支撐和管理頂板的設備，它不僅能實現支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機，支護性能好、強度高、移設速度快安全可靠等優點，可以配合刮板輸送機的淺截式采煤機，組成回采工作面的綜合機械化設備，該設備具有增加產量、提高效率、降低成本、安全生產、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結構件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發和生產，逐漸向低重量、高參數、大型化的方向不斷發展，在滿足液壓支架強度的前提下，減輕支架重量，采用高強度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結構件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結構件包括頂梁、底座和掩護梁等都是由高強度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復雜高強度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強板的應用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結構件都是采用Q690鋼板，這些高強板是調質鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當于給高強板退火，會降低板材的強度，失去了利用高強板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續生產帶來一定的困難，需返工而造成誤工現象。

2 壓彎模具的設計及使用

2.1 壓彎模具的設計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產生壓過的現象，就得在反向壓，經過多次重復壓制，工件內部就產生了細微裂紋而降低了工件強度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復方法，而造成工件壓裂等現象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎上有針對性的進行了一些試驗，經過多次的試驗，不斷改進，根據不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設計了一系列壓彎模具。

根據工件圓弧邊部分在壓彎后亦發生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據相關資料中回彈值的要求，來進一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發生“拖動”現象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據工件設計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設計制作了不同的壓彎模具，其結構主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設計原理是一致的，但結構有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據圓弧的半徑不同而定的，但實際生產中使用方法是一樣的。結合車間的實際生產情況，我們共設計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準60）、R90（？準180）、R100（？準200）、R115（？準230）、R152.5（？準305），壓彎模具設計制作的完成及在車間使用情況的效果，達到了預期目標。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或專用夾具固定在油壓機固定機平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機導向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機向下移動，將工件壓彎成型。

3 結束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環節的效率得到了明顯的提升，因在設計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達到99%以上，節省了人力物力和占用油壓機的時間，為筆者所在廠的支架結構件批量生產的順利進行奠定了基礎。

參考文獻：

[1]魏晉文.煤礦機電設備使用與維修[M].北京：化學工業出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術[M].北京：煤炭工業出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結構優化與靜力學分析[D].太原理工大學，2013.endprint