U 型梁端頭翼面折彎整形設備的設計及應用

李建為，王慶德，武曉東

（國機鑄鍛機械有限公司，山東 濟南 250022）

U 型梁廣泛應用于商用車車架的生產組裝中。在U 型梁的生產過程中，多種加工設備參與其中。而對于U 型梁端頭翼面折彎整形的加工，現有設備大多是依靠人工進行手動調整，生產效率較低。針對此現象，我司研制了自動化程度較高的端頭翼面折彎整形設備。該設備可通過調整相應的模具位置，實現不同截面寬度U 型梁的端頭翼面整形工作，從而解決傳統設備不足的問題。

1 設備簡述

U 型梁端頭翼面折彎整形設備是我司在商用車車架縱梁生產領域新研發的一種全新設備，可實現U 型梁端頭翼面自動折彎整形的功能，具有結構簡單、操作方便的特性。

設備主要由固定底座、升降床身、水平移動底板、整形模具、壓緊裝置、液壓系統、電控系統等組成，如圖1 所示。

圖1 設備構成示意圖

固定底座用于固定整個設備，它可以安裝在固定或可移動的基礎上；在固定底座豎直方向安裝有多組導向滑塊；固定底座內部中心位置安裝升降油缸；升降油缸一端與升降床身連接，一端與固定底座連接；升降床身側面安裝直線導軌；升降床身的直線導軌和固定底座上的滑塊組合使用，用以保證升降床身升降運動；升降油缸為升降床身提供升降時的動力，升降油缸通過外部電氣和液壓系統的控制能夠提供準確的停止位置[1]。

升降床身上端面兩側安裝有直線導軌；升降床身端頭中心位置安裝伺服電機；伺服電機通過絲桿、螺母與水平移動底板連接；水平移動底板下面安裝滑塊；升降床身上端面的直線導軌和水平移動底板下面的滑塊配合使用，用于保證水平移動底板的水平運動；伺服電機和絲桿、螺母配合為水平移動底板提供運動的動力；不同截面寬度的U 型梁在進行端頭翼面折彎整形時，可通過伺服電機把水平移動底板移動到所需要的固定位置[1]。

整形固定模具安裝在水平移動底板上，可隨水平移動底板一起移動；固定整形模具在沿縱梁長度方向有兩個側面，一個側面為直線段，該直線段側面不參與縱梁端頭翼面折彎整形工作，另一側面是由直線段和折彎段組成，該側面參與縱梁翼面折彎整形工作，直線段和折彎段所構成的角度是根據縱梁翼面折彎角度提前加工確定的[1]。整形模具如圖2 所示，整形模具為左右對稱布置，可實現縱梁兩個翼面中任何一個翼面的折彎整形需求。

圖2 整形模具示意圖

水平移動底板上平面兩側安裝直線導軌；左右支架立柱也安裝在水平移動底板上平面兩側；同側支架立柱側面安裝兩個側推油缸；一個側推油缸與直線段側推模具連接，一個側推油缸與折彎段側推模具連接；直線段側推模具用于壓緊縱梁翼面，防止縱梁端頭翼面折彎整形時縱梁發生轉動；折彎段側推模具用于縱梁端頭的折彎整形工作。

左右支架立柱上面安裝有壓座；壓座上安裝有兩個下壓油缸；下壓油缸與壓板連接；在進行縱梁端頭折彎整形工作時壓板需壓緊縱梁，用于防止折彎部位上腹面起皺。

2 設備工作過程

U 型縱梁在進行端頭翼面折彎整形加工時，需提前在縱梁端頭部位加工出相應槽口，如圖3 所示，以便能夠順利實現翼面折彎。

圖3 整形前后對比示意圖

在U 型縱梁端頭翼面折彎整形加工過程中，首先通過外界輔助送進工裝把需要整形的縱梁放置于整形設備外側，此時縱梁長度方向需垂直于整形設備水平移動底板，并與固定整形模具長度方向平行，縱梁開口向下放置。

縱梁準備完畢后整形設備進行內部調整：升降床身下降、壓板抬起，此時固定模具和壓板之間在豎直方向形成一定的空間距離；根據U 型縱梁截面寬度尺寸，調整水平移動底板使，固定模具上參與U 型縱梁端頭折彎整形工作的側面（帶有折彎段的側面）與U 型縱梁端頭折彎處內翼面預留一定間隙，能保證縱梁順利進出模具即可；同時需保證兩個側推油缸處于縮回狀態，直線段側推模具和折彎段側推模具處于遠離固定整形模具的位置，經過上述調整后在整形模具內形成了一個可使縱梁端頭自由進出的安全空間。

需要折彎整形的縱梁端頭在外界其他設備的作用下進入整形機內部，當端頭翼面折彎處到達折彎指定位置時，縱梁停止向整形機內部送進，并保持靜止不動狀態；此時升降床身向上升起，當固定整形模具的上表面與縱梁端頭折彎位置的內腹面接觸時，升降油缸停止動作，并處于液壓保壓狀態；隨后側推油缸動作，帶動直線段側推模具向靠近固定整形模具方向運動，當直線段側推模具與固定整形模具共同作用夾緊縱梁端頭折彎位置處翼面時，側推油缸停止動作并處于保壓狀態，此時縱梁端頭折彎位置處的翼面處于夾緊狀態，并一直到縱梁端頭翼面完成折彎整形時均處于夾緊狀態；壓板在壓下油缸的作用下向下運動，當壓板與固定整形模具共同作用夾緊縱梁端頭折彎位置腹面時，壓下油缸停止動作并處于保壓狀態，此時縱梁端頭折彎位置處的腹面處于夾緊狀態，并一直到縱梁端頭完成折彎整形時均處于夾緊狀態；而后另一個側推油缸動作帶動折彎段側推模具向固定整形模具方向運動，折彎段側推模具與縱梁端頭折彎整形處翼面接觸時，依靠側推油缸提供的推力使縱梁端頭折彎整形處翼面發生折彎變形，需要折彎的翼面向固定整形模具上的折彎處側面移動，當縱梁端頭折彎整形處翼面與固定整形模具上的折彎處側面接觸后側推油缸停止動作（此處需要通過液壓系統的壓力檢測確定縱梁折彎翼面是否和固定整形模具側面接觸），隨后側推油缸需保持一定的壓力直到縱梁端頭折彎處翼面因變形而產生的應力消除為止（或使用其他工序將縱梁端頭折彎位置處固定，即保證所有整形模具松開后，縱梁端頭折彎位置不發生回彈[2]現象）。

當縱梁端頭翼面完成折彎整形后，側推油缸動作，帶動折彎段側推模具向遠離固定整形模具的方向運動，直至側推油缸完全縮回為止；壓板在壓下油缸的作用下向上抬起，直到上壓板到達最高位置；隨后另一個側推油缸動作，帶動直線段側推模具向遠離固定整形模具的方向運動，直至側推油缸完全縮回為止；此時縱梁端頭折彎整形位置所有壓緊裝置均已松開，并處于最大位置處（即遠離U 型縱梁位置處）；水平移動底板在伺服電機的作用下移動一定距離，以保證固定整形模具上參與成型的側面與縱梁端頭位置折彎處翼面脫開；最后升降油缸動作，帶動升降床身向下運動，直至固定整形模具的上側面與縱梁翼面形成一定距離為止；此時整形裝置完全與縱梁處于脫開狀態，完成了U 型縱梁端頭折彎整形工作，U 型縱梁再通過外界其他送進工裝退出整形裝置即可。

3 結束語

介紹了我司設計生產的U 型梁端頭翼面折彎整形設備的基本結構，并對設備工作原理做簡要介紹。根據用戶現場反饋，該型設備能夠很好地實現U 型梁的端頭翼面整形工作，極大提高了工作效率，減輕了操作人員的工作強度，將原先至少兩人操作的設備減少為一人即可操作，真正實現了自動化生產。