在封頭壓力機上實現敞車下側門的壓制

范文革

摘要：為保證敞車下側門的成形質量，敞車下側門在壓制時需壓邊。針對在封頭專用壓力機上壓制敞車下側門時，因滑塊結構、液壓系統、頂出缸功能限制等難以實現壓邊的問題，制做安裝在壓力機上滑塊上帶有壓邊功能的上模座墊，配合模具完成了下側門的壓制。

關鍵詞：下側門;封頭壓力機;壓邊;上模座墊

1、前言

敞車是鐵路運輸的主要車型之一，主要用于運輸煤炭、鐵礦石、木材、鋼材等大宗貨物。下側門為敞車車體主要部件，結構如圖（1），材質Q450NQR1，技術要求為成形后不得皺折、拉裂等沖壓缺陷，平面度不大于3mm/m2。

2、工藝分析

下側門為典型的大型起伏成形件，工藝流程為開平（3倍尺） → 拋丸、涂水性預處理漆→剪床下料→壓形→修邊。其中壓形工序為下側門制造的主要工序，對下側門質量起關鍵影響。

為防止板料起皺，保證工件平面度要求，下側門壓形時需進行壓邊。經工藝分析，下側門下料毛坯尺寸1400mm×1100mm×5mm，壓邊力約130噸，成形力約2250噸。

3、壓形設備

根據既有設備配置，敞車下側門壓形用設備為25/17MN封頭專用壓力機。該壓力機用于鍋爐容器大型封頭的冷沖壓成形，

25/17MN壓力機為雙滑塊結構，外滑快為壓邊滑快，以立柱導向，外型尺寸4000mm×4000mm，壓力在系統壓力3.5～31.5MP范圍內可進行無級調節，當系統最大壓力為31.5MPa時可產生2000噸的壓邊力。內滑塊為拉伸滑快，以外滑快導向，外型尺寸Φ2700mm，公稱力2500噸。內外滑塊的最大開口高度3500mm，內外滑塊的工作行程2300mm，內、外滑塊最大相對行程1250mm。壓力機的下橫梁底部配置公稱力300噸的頂出缸用于封頭壓制完后將封頭頂出。將內、外滑塊鎖緊，25/17MN壓力機亦可做單動壓力機使用，單動最大壓力為4000噸。

4、壓邊分析

成形件常采用的壓邊方式有：（1）在模具上利用彈性元件（彈簧、聚胺脂橡膠）進行壓邊;（2）壓力機為雙動壓力機時，采用壓邊滑塊壓邊;（3）利用壓力機上配置的液壓墊進行壓邊。

成形件在壓形開始時起皺趨勢最大，所需壓邊力也最大，隨著壓形的進行，起皺的趨勢逐漸減小，所需壓邊逐漸減小。當25/17MN壓力機以單動使用，在模具上利用彈性元件壓邊時，壓形開始時，彈性元件產生的壓邊力為彈性元件的預壓縮力，預壓縮力常常較小，而隨著壓形的進行，彈性元件被壓縮，產生的壓邊力增大。利用彈性元件進行壓邊與壓形工藝需要的壓邊力相反，難以保證工件質量要求。

該壓力機雖為雙動壓力機，但滑塊為內、外結構，壓制下側門用外滑塊壓邊時，外滑塊的內孔直徑Φ2700mm，而板料的壓邊為1400mm×1100mm與1210mm×800mm環型框區域，外滑塊與壓邊區尺寸相差較大，實現壓邊需制作結構復雜、龐大的傳力座。同時壓力機的外滑塊的壓邊力在220～2000噸范圍內才能實現無級調節，加上外滑塊和模具的重量在80噸以上，因此相比需要130噸的壓邊力來說，外滑塊產生的壓邊力只需50噸，壓邊力太小造成壓邊力設定、控制困難。

通用單動壓力機一般配置液壓墊，通過液壓墊實現成形件的壓邊。該封頭壓力機的頂出缸，只有頂出功能，沒有液壓墊功能，不能實現壓邊。

因此，解決壓邊問題是在封頭壓力機上制造下側門的關鍵。

5、壓邊裝置

為得到可靠、穩定、可調的壓邊力，解決下側門和其它大中件壓形時的壓邊問題，制造具有壓邊功能的上模座墊，上模座墊主體結構簡圖如圖（2）。

主體由臺面、框架、活動墊、支撐桿、導柱、導套等組成。臺面通過內六角螺栓組裝在框架上，臺面加工有T型槽和頂桿孔，用于模具和頂桿的安裝，各行、列的頂桿孔以中心對稱，孔間距200mm，頂桿孔尺寸范圍3000 x 1800mm?？蚣転樯仙w板和立板焊成的四方結構件，上蓋板上加工有T型槽，用于將上模座墊安裝在壓力機的滑塊上?？蚣軆确庞谢顒訅|，四個柱塞缸和四個活塞缸的缸體安裝在框架上蓋板上，同時活塞、柱塞與活動墊相連接，8個油缸產生的最大壓力為640噸，壓力可在0 ～ 640噸無級可調，活動墊行程為300mm。為保證工作時活動墊平行運動，設置導柱、導套用于導向。為保證上模座墊在2300x2000mm、3400 x 2400mm范圍內分別承受2000噸、4000噸負荷時撓度不大于0.4mm，有效減小臺面厚度，在框架上蓋板與臺面之間設置了11根支撐桿。

上模座墊液壓系統不設單獨的泵站，借用壓力機的液壓和電氣控制系統，進油和回油通過高壓軟管接入頂出缸油路中，利用壓力傳感器、位移傳感器、控制閥、2AD模塊實現壓力的全噸位無級調節，壓力、活動墊行程可在操作臺面上顯示。

6、效果

配置上模座墊后使下側門壓形模具設計、制造變得容易，與利用通用壓力機液壓墊進行壓邊的下側門壓形模具不同的是采用上模座墊進行壓邊的下側門壓形模具為正裝結構。模具結構如采用上模座墊進行壓邊的下側門壓形模具已用于生產。壓形時通過固定在模具壓邊圈上的頂桿推動上模座墊內的活動墊板實現了壓邊。按設定的工藝參數壓制的下側門型腔飽滿，無皺折，無裂紋，平面度小于2mm/m2，滿足設計要求。

配置上模座墊后，封頭專用壓力機具有了帶有液壓墊的通用壓力機的功能，擴大了封頭專用壓力機的使用范圍。

參考文獻：

[1]盧忠敏. 數控技術在封頭專用壓力機上的應用[J]. 鍛造與沖壓，2004，000（010）：9-13.