電纜槽瓦棱立板成型工藝及模具設計

吳智超

摘要：文中重點介紹下料及瓦棱成型工藝，瓦棱成型使用模具壓制。模具設計采用復合模具結構，通過可調定位裝置，使用合適油壓機，實現瓦棱成型過程。該成型模具結構簡明，定位精確，能夠滿足多規格瓦棱立板的成型過程，整個操作簡單明了，經濟實用。

關鍵詞：電纜槽;瓦棱立板;成型工藝;模具設計

Abstract： This article focuses on the blanking and coring forming process. The coring forming is pressed by a mold. The mold design adopts a composite mold structure， through the adjustable positioning device， uses a suitable hydraulic press to achieve the corrugated forming process. The molding die has a simple structure and precise positioning， can meet the molding process of multi-specification corrugated vertical plates， and the entire operation is simple and clear， economical and practical.

1? 工藝分析

電纜槽瓦棱立板設計結構如圖1（a）所示，材料為Q355B，力學性能見表1，板料厚度30mm，中批量生產。工件為對稱結構，設計有兩個150×600瓦棱加強結構，兩側有4-230×62×R長圓孔，底部有8-？準33圓孔，板面有平面度要求，除圓孔外，尺寸均取自由公差。

1.1 下料工藝分析

零件涉及瓦棱結構成型過程，下料尺寸可能有所變化。如圖1（a）所示從成型尺寸來看，上側圓弧在一定范圍內距毛坯面尺寸小于三倍成型尺寸，此范圍成型過程屬于拉深過程。而其余部分毛坯尺寸大于成型部分尺寸三倍，屬于脹形過程。依據經驗公式三倍范圍判定，如圖1（a）所示（角度α）范圍內，毛坯外形尺寸有所增加，增加尺寸遠遠小于外形尺寸，增加尺寸可忽略不計。從設計要求及工藝性角度，可直接按外形下料。

4-230×62×R長圓孔可以直接采用火焰切割的方式與外形一次下料成，8-？準33圓孔需要采用鉆孔工序完成。具體下料工藝如下：①按圖切割外形及長圓孔;②修磨切割面至平齊;③矯平。

1.2 瓦棱加強結構成型工藝分析

1.2.1 脹形過程分析

脹形過程塑性變形區域局限于毛坯的固定部分，在凸模的作用下，變形區域受到雙向拉應力，沿切向和徑向產生伸長變形，變形區域內外不發生材料流動，成型面積的擴大主要靠變形區域內部材料厚度減薄實現。在雙向拉應力的作用下，變形區域定型性好，不會出現失穩起皺現象。實際生產中，我們認為在變形區域，材料的變薄是均勻的，脹形的極限取決于變形部位是否發生開裂現象，通過計算變形區域的斷面變形伸長率與材料本身的伸長率作對比，即可判斷脹形過程是否在安全范圍以內，同時這也是判斷是否可以一次成型的依據。

1.2.2 拉深過程分析

根據下料工藝分析，在一定角度范圍成型過程屬于拉深過程，此處可以近似的認為是回轉體球面成型，按照球面零件成型機理，該成型過程為拉深變形與脹形變形的復合，變形區域為毛坯外周部分的凸緣拉深區域及毛坯中部的脹形變形區域。在凸模的作用下，毛坯外周的變形區域受到徑向拉應力和切向壓應力，產生徑向伸長、切向壓縮的拉深變形。毛坯中部的變形區域在雙向拉應力的作用下，產生脹形變形。由于成型板厚較大，拉深過程僅發生在圖1（a）所示的一定角度范圍內，并且毛坯周邊約束極大，可以忽略失穩起皺現象的發生，脹形開裂的發生也是取決于變形區域的伸長率是否在安全范圍以內。

1.3 工藝過程計算

1.3.1 成型力的計算

瓦棱加強結構的成型力為：

F=F1+F2

對比脹形力及拉深力計算公式可以發現，兩個公式的區別在于k6與K選取的不同，在計算過程中可以選擇相同的參數，另外此零件成型過程拉深部分范圍極小，可以使用脹形過程變形力近似代替，故直接使用脹形過程變形力計算即可，L值為變形部分周邊長度。

經過計算發現，成型所需壓力較大，需要重型壓力機實現成型過程。

1.3.2 其他計算

1.4 立板瓦棱加強結構成型要求

①板厚較大，成型所需壓力較大，需要重型壓力機實現成型過程，同時為了延長油壓機使用壽命及安全考慮，瓦棱形狀每次成型一個。

②零件有平面度的要求，需要進行調平處理。

③設計合理的下壓量，保證變形部分的伸長量在安全范圍以內，防止產生開裂。

綜合考慮立板結構及技術特點等問題，將該成型模具設計為瓦棱加強結構成型，板面調平的復合模具，使用重型油壓機壓制。

以下重點介紹瓦棱加強結構成型與板面調平的復合模具的設計。

2? 瓦棱加強結構成型與板面調平的復合模具設計

2.1 模具結構的設計

成型部分包括凹模，凸模。凸模包括凸模、凸模固定板、方頭螺栓螺母、壓縮彈簧、墊板、壓料固定板和壓料板。凹模包括凹模固定板、墊板、螺栓和凹模。

定位部分包括工作臺，左右可調定位裝置和可調定位裝置。左右可調定位裝置通過工作臺上可調節軌道與工作臺聯接在一起，裝置可以沿軌道左右滑動，通過螺栓固定;可調定位裝置通過工作臺上的T型槽與工作臺相聯接，裝置可沿T型槽前后運動，通過壓板固定;凹模用螺栓固定在工作臺上;以上四部分聯接固定好后與油壓機下工作臺通過壓板聯接在一起。凸模與油壓機上工作臺通過壓板聯接在一起。安裝凸凹模時，保證凹模、凸模中心與油壓機中心重合。

2.2 模具工作過程

調試凸凹模中心與油壓機中心重合后，緊固模具，根據壓制立板尺寸，調整兩個定位裝置，將立板精確固定于凹模上，凸模隨油壓機緩慢下壓，在壓縮彈簧的作用下，壓料板始終緊壓立板，預壓定位工作完成;隨著油壓機不斷下行，凸模與立板完全貼合，瓦棱逐漸成型，隨著凸模下行量達到工藝設定值時，瓦棱成型，此時凸模整體繼續下壓，通過壓料板下壓矯正立板的整體變形，完成板面調平過程;凸模整體回復至初始狀態，完成一個瓦棱成型過程。重新固定立板完成另一個瓦棱成型過程。通過兩次壓制完成立板成型。瓦棱成型深度可以通過調整調節墊板與凸模固定板之間的距離來實現。更換凸凹模，能夠適用于多種規格瓦棱立板成型。

3? 結束語

經實踐證明，通過使用該復合成型模具進行不同材質及不同厚度的瓦棱立板成型過程可靠性實驗，未發生開裂、零件變形等問題，其使用效果良好，達到了零件設計使用的要求。壓制的瓦棱立板已經應用到多個煤礦的輸送機電纜槽上，結構穩定可靠。

參考文獻：

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