P62(N)棚車車頂采用內(nèi)裝竹膠板方案時，有壓鐵工件(圖1)，材質(zhì)是厚3mm的Q235—A冷軋或熱軋鋼板。
圖1
壓鐵工件沖壓工藝屬拉深成型，具有內(nèi)凸臺和外筒壁兩次拉深。采用等截面積法計算工件展開尺寸，即假設(shè)從毛坯到加工成成品后材料厚度保持不變，由于工件是對稱的，所以將其按中間層簡化成圖2所示模型。
圖2
將模型分成A、B、C、D、E五部分，其中A、E為直線段，B、C、D為圓弧段。
1工藝分析
1.1Q235—A鋼的機械性能
Q235—A鋼的抗拉強度σb=432～461MPa,屈服強度σs=253MPa,延伸率21～25。首先延伸率較小，其次屈服強度比較大(235÷461=0.55),同拉深性能好的08鋼相比(延伸率32，屈服強度比為0.38)這兩個參數(shù)明顯較差，說明Q235—A鋼的拉深性能不好。
1.2對零件的沖壓工藝分析
毛坯的相對厚度100(t/D0)=2.22，材料厚度t=3mm；毛坯直徑D0=135mm。查手冊可知：一次拉深系數(shù)m1=0.48～0.50，二次拉深系數(shù)m2=0.75～0.80，拉深的相對高度h/d=0.42～0.51。
此零件可以有三種沖壓工藝：第一落料→拉深外筒壁→拉深內(nèi)凸臺；第二落料→拉深內(nèi)凸臺→拉深外筒壁；第三落料→內(nèi)外一次拉深；
第一種工藝方案：m1=106÷135=0.785，與手冊中給出的m1=0.48相比大得多：m2=60.286÷106=0.568，與手冊中給出的m2=0.75相比又小了，不符合拉深規(guī)律，所以第一種工藝不可取。
第二種工藝方案：工件的中間工藝圖形見圖3。
圖3
m1=60.286÷135=0.44,h=15mm,df=128.91mm,h/df=15÷128.91=0.23。
從拉深系數(shù)和拉深相對高度兩個參數(shù)分析可知：
m1=0.44小于極限拉深系數(shù)0.48，超 出允許拉深范圍。h/df=0.23小于極限相對拉深高度0.42許多，遠沒有達到允許的極限高度。以上兩個參數(shù)反映出此工藝方案介于成功和失敗之間。
80年代我廠由于沒能很好地分析此工件的工藝性，加之受設(shè)備情況限制，我廠小型壓力機只有100t單動油壓機，如在此設(shè)備上一次完成多工序加工，那么模具勢必極為復(fù)雜，所以采用了這個方案。其結(jié)果是不但工藝落后，需三套模具加工此工件(落料模、一次拉深模、二次拉深模)，而且廢品率較高(達到30%左右)。
第三種工藝方案：外筒壁和內(nèi)凸臺拉深方向是相反的，內(nèi)外拉深同時進行時在工件材料內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也是相反的，應(yīng)力互相抵消后能增加材料的變形能力。內(nèi)外拉深同時進行還不存在一拉后加工硬化增加二拉難度的現(xiàn)象。兩次拉深在一套模具上完成，節(jié)省了一套模具。所以我采用這種方案，將我廠原工藝進行了改進，設(shè)計出一套集落料和兩次拉深為一體的模具。此套模具在我廠已使用很長時間，生產(chǎn)效率及加工件精度都比以往有很大提高。
2模具
2.1模具結(jié)構(gòu)(圖4)
原料是Q235—A條形料(冷、熱軋鋼不限)尺寸為3mm×145mm×2000mm。使用設(shè)備是100t單動四柱壓力機。
圖4
1.上模板2.導(dǎo)向裝置3.座板4.落料凸模及壓型凹模5.聚胺脂
6.壓型凸模7.卸料板8.卸料板座9.下模板10.落料凹模
11.壓蓋12.頂桿13.彈簧14.壓型凸凹模15.托料圈
模具結(jié)構(gòu)為復(fù)合模具，同時完成落料、拉深外筒壁、拉深內(nèi)凸臺三道工序。由于上模和下模采用彈性元件卸料，廢料邊用剛性卸料板卸料，所以模具較復(fù)雜。帶來的好處是可以用簡單的設(shè)備完成復(fù)雜加工。效率提高了兩倍以上；沒有二次定位，加工件精度顯著提高，廢品率由工序模具加工的30%下降到5%以下。
2.2工作過程
具體可分為五個過程(圖5a、b、c、d、e)。在長條料上沖下直徑為135mm的圓形料，然后在落料凸模及壓型凹模4作用下在落料凹模10內(nèi)向下行走2mm，接觸壓型凸凹模14。落料凸模及壓型凹模4繼續(xù)下行6mm，外筒壁被拉深6mm，這時壓型凸模6接觸到被加工件，聚胺脂件5有初壓力0.2t通過壓型凸模6施壓到被加工件上。落料凸模及壓型凹模4繼續(xù)下行12mm，壓力隨聚胺脂件5壓縮量的增加，從0.2t增加到1.2t。在這個過程中，隨著外筒壁被拉深高度的不斷增加使變形不斷加劇，被加工件內(nèi)部徑向壓應(yīng)力也不斷增加，不利于成型。聚胺脂件5施加的力正好使徑向壓應(yīng)力有所減小。
圖5
落料凸模及壓型凹模4繼續(xù)下行15mm，這時壓型凸模6已與件1剛性接觸，內(nèi)凸臺拉深開始。這個過程內(nèi)外拉深同時進行。
拉深完成后壓型凸模6在聚胺脂件5的作用下將被加工件從落料凸模及壓型凹模4中打出，落到托料圈15上后被條形料推出模具。條形料是被剛性卸料板從落料凸模及壓型凹模4上卸下的。
3結(jié)語
以上簡單介紹了圓形壓鐵工件的工藝及模具結(jié)構(gòu)。闡述了反向拉深力對被加工件成型的好處，在圓形壓鐵模具設(shè)計中僅將推料力作為反向拉深力，如果工件位深深度再大些，可能采取將反向壓力適當加大的辦法解決。
作者單位：陳雄大（齊齊哈爾市中華東路，齊齊哈爾鐵路車輛(集體)有限責任公司冷工藝處161002）
參考文獻：
［1］李碩本.沖壓工藝學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，1982.
［2］張志祿，谷維中主編.耐候鋼沖壓加工技術(shù)手冊.北京：中國鐵道出版社，1993.
