机车扫石器安装板结构分析及压型模具设计

1、机车扫石器安装板结构分析及压型模具设计摘要:机车扫石器安装板呈燕尾形结构，本文根据设计图纸及工艺要求确定了合理的压型生产方案，并在此基础上设计了简洁、实用的压型模具，解决了安装板在普通折弯机上无法成型的难题，对类似结构零件压型模具的设计有很好的借鉴作用。关键词:机车安装板燕尾形压型模具设计1产品结构特点及工艺性分析机车扫石器位于机车底架端部，主要用于轮缘润滑和路轨清障。安装板是扫石器装配的重要结构部件，分上、下两部分，由螺栓连接。上下安装板均呈燕尾形结构，除了底部和开口尺寸外，其他尺寸完全相同，图1为上安装板简图。安装板整体呈燕尾形，由上图可以看到，安装板成型一共需要折六道弯,其中有两道R20

2、,四道R100。单就折弯半径而言，受模具限制,R100的折弯成型在折弯机上无法完成，只能通过专用的压型模具来成型;从折弯顺序来看，如果先折R20直角弯，则会严重挤压R100压型模具及成型的空间，压型困难，所以应先完成四道R100折弯,最后完成两道R20折弯。2压型难点分析及方案确定根据图1来看，四道R100折弯可分为两组，分别呈Z型结构，且形状尺寸完全相同。为了保证Z型弯成型的尺寸精度及两边的平行度，两道R100弯应一次成型。考虑到零件尺寸较大，展开长度约700mm,如果四道弯一次成型的话，压型模具长度方向的尺寸将会达到1米左右。另外，下安装板的展开长度要比上安装板小一些，如果采用四道弯一次成

3、型，则需要制作两套不同尺寸的模具或者上下模压型尺寸可调，这样势必造成材料及加工成本明显提高。采用两道弯一次成型的方法不仅简化模具结构，还可以减少不必要的浪费，工人操作时只需两次定位即可。定位尺寸是一样的，也很容易在一套模具上实现。安装板在四道R100弯成型后，即如图2所示。这时，只剩下两道R20折弯工序。图2所示，在A处折R20直角弯是没有任何问题的。但是在A处折弯后，再在B处折弯,即最后一道弯时,零件的端头就会与折弯机碰撞干涉，如图3所示。由于折弯床配套的鹅头颈折弯凸模高度在200mm左右，此时零件将与折弯床发生碰撞，为此，只能设计特殊形式的压型凸模来成型此结构。如果仿照折弯模鹅头颈的形式加

4、工凸模，加工难度大，成本高。而采用直头折弯凸模，从避免零件和折弯模具碰撞来考虑，可以对折弯时凸模与零件端头发生碰撞的位置开孔处理，从而避开干涉。模具结构简单，并很好的解决了干涉问题。如图4所示，双点划线表示零件，其余线条表示折弯模具。在折弯过程中零件上端头逐渐伸入到凸模中间上部开口中，避免了碰撞的发生。3压型主要参数计算及模具设计3.1弯曲力的计算弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料机械性能、冲压性能、凹模支点间的距离、弯曲半径以及模具间隙等因素有关，而且与弯曲方式也有很大的关系。因此，要从理论上计算弯曲力是很复杂的，计算的精确度也不高，通常在生产中是采用经验公式或经过简化的理论公式计算。上下安装

5、板采用8mm厚的Q345E板料成型由于R100及R20折弯均在压力机上进行，弯曲时上下模与工件靠紧压实，属于校正弯曲。校正弯曲力简化计算公式为：PV二pF，式中p为单位面积上的校正力(N/mm2),根据板厚和材质查表取值8N/mm2;为校正面垂直投影面积(mm2)，按模具设计尺寸来计算。R100折弯时是两道弯同时弯曲的，设计校正面长和宽分别是200mm和166mm,将以上值代入公式后得出校正弯曲力PV1=8X166X2002.66X105N=26.6tR20折弯的较正面垂直投影面积是51X66=8466mm2使用校正弯曲力计算公式得:PV2=8X84666.77X41N=6.77t。根据以上计

6、算数值，压力机实际效率按额定吨位的80%来计算，则只要采用吨位在35t以上的压力机即可3.2凸模圆角半径及弯曲回弹角的计算板料弯曲的回弹往往是不容忽视的，相对弯曲半径较大时（r/t10）,不仅回弹角达到了相当大的数值，而且圆角半径也有较大的变化。这时的回弹主要决定于材料的机械性能。因此，凸模圆角半径和回弹角可按下式进行计算：凸模圆角半径在模具实际加工时可以取整数值，这里取92mm,而回弹角通常也会取的稍微大一些，以免实际压型时角度不够，修复困难,如果折弯角度偏大，则只要锤击弯角背面稍微放量即可，这里取1.5:便于钳工划线及模具加工。由于R20弯曲的相对弯曲半径为20/8=2.5,远小于10,不

7、适于用上式来计算凸模圆角半径和回弹角，我们可以根据经验来取值，凸模圆角半径取值20mm与工件圆角半径相同，而回弹角取23,实际生产中可以取大值，通过调整闭合高度来控制回弹。3.3模具设计要点通过弯曲力的计算，可以确定压力机的吨位，从而确定压型模具的外形尺寸和闭合高度。压型模具的关键尺寸是凸模圆角半径及回弹角，根据上面计算的结果以及压力机平台T型槽尺寸和闭合高度，可以确定Z型弯曲压型模的结构简图，如图5所示。下模压型面时应使工件能够水平放置，方便靠挡定位，同时,也应使上模下行时两个触点同时与工件接触，以免工件靠挡不稳导致移位。下模高度即压型面顶点距离工作台面的尺寸，应根据压力机工作台面的大小做适当的调整，避免工件端头在压型时与工作台面发生碰撞。R20折弯模具结构简单，如图4所示。开孔的位置及大小应根据工件折弯干涉的具体情况确定，并留适当安全余量，保证模具强度的同时方便工人操作。4结语扫石器安装板的两套模具在实际应用中成型效果良好，模具结构简单，操作方便,很好的解决了安装板在折弯机上无法折弯成型的难题。模具的成功应