如何为铁路货车装货口盖进行模具设计

      工件材质09CuPCrNi，是铁路货车常用的耐侯钢，具有良好的抗腐蚀性和较高的强度，但它的成形性能比08-F或Q235要差一些。从产品结构上看，零件中部加强筋是典型起伏成形，而两侧则是弯曲成形。从近年来我厂生产实践验证，该类材料屈服强度较高、塑性较差，成形时容易出现破裂、翘曲等质量问题。

      成形工艺分析及工艺计算，起伏成形是一种使材料局部区域发生变形、拉薄，造成局部凹进或突起，来改变毛坯形状的冲压加工方法。这种方法提高了工件自身的刚度，而且使工件的外形美观，同时工件在组装焊接时，抗热变形的强度也得到提高。

      装货口盖成形的难点就在于中部加强筋的成形，主要有两个方面的问题：其一是由于板料变形产生拉薄，加上塑性较差，极易导致成形部位破裂;其二是成形时，材料流动的速度和方向不一样，工件内部分布不均匀，造成板料失稳起皱、翘曲。而且后者靠增加工序等手段是很难修复的。

      成形极限判断，首先，根据加强筋的形状和材料性能，计算材料在一次成形工序中的极限伸长率即：

      由此可确定，装货口盖加强筋可以一次成形。

      压边力的计算，装货口盖加强筋起伏成形时，在筋端头处，板料要向凸筋流动，以补充材料的不足。这样在筋端头部分的材料状态与椭圆形件拉深相似，径向产生拉，切向产生压。如果不用压边，该处将会失稳起皱。其压边力：

      从计算结果看，所需的压边力较大，采用设备驱动压边。

      成形数值模拟及工艺方案的确定，我厂自2000年初开始实施“铁路货车产品开发并行工程”以来，现已装备了数值模拟软件--Dy-naform。它是由ETA公司研制的基于LS-DANA的饭金冲压仿真分析系统的专业CAE软件，是专门处理板材成形有限元分析的数值模拟系统。

      基于工艺计算结果，在计算机上利用冲压成形数值模拟系统，Dynaform进行了成形模拟分析。分析结果的云图见图3。

      从数值模拟分析结果看，在压边力的作用下，加强筋端头的褶皱基本消除，但在工件长边的两侧出现较大的波浪翘曲现象。主要是由于在压筋时，每个加强筋端头成形致使板料产生的相互作用，从而出现波浪翘曲现象，直接影响后序侧边弯曲。

      通过数值模拟分析，可以预知，采用先压加强筋，再进行两侧长边折弯的工艺方法会产生难以修复的质量问题。

      考虑到工件两侧是弯曲成形，可以采用复合工序的手段，利用双动压力机，先完成工件两侧的弯，然后再压加强筋(图4所示)。这样第一个动作完成了工件的弯曲成形，又负责压筋时的压边，尤其是在完成弯曲成形后，工件的弯曲部位起到了拉延坎的作用，两道拉延坎的阻力再加上第一个动作设备自身的压力，完全阻止了工件长边两侧材料的流动，使加强筋两端成形完全处于胀形状态。