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。2 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，抗热应力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，工件内部应力分布不均匀，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。
2.1 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(图2)即：
由此可确定，装货口盖加强筋可以一次成形。
2.2 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应力状态与椭圆形件拉深相似，径向产生拉应力，切向产生压应力。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，应该采用设备驱动压边。2.3 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。分析结果的应力云图见图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内应力相互作用，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。另外由于弯曲成形在先，增加了工件的自身刚度，阻止了压筋时导致的翘曲现象。
3 模具设计
前文已经确定了装货口盖冲压成形的工艺方案。下面将介绍复合成形模具的结构设计。在模具设计时，适当减小压筋凹模的圆角rr=2t(t为板厚)，第一是考虑压筋凹模的圆角较易磨损，减小凹模圆角可以预留磨损量，第二是使筋在不破裂的前提下，使加强筋的轮廓更加清晰、美观。另外压筋是靠凸模和凹模圆角成形，所以在压筋凸模下方的凹模部分采用镂空方式，以避免成形时出现干涉现象。
实践证明，压筋同样存在回弹现象，这里的回弹是指压形后加强筋的实际高度值，要比设计凸模高度值小。为了保证筋的尺寸，压筋凸模高度取16mm。
在第一个动作弯曲成形时，为了提高成形平面度、减小弯曲回弹，采用弹性压料，弹性压料装置在全部成形终了时，兼作卸件器。压筋凹模镶在压料板上。
模具主要结构见图5。模具工作过程如下:
弯曲上模下行，接触板料，并在压料板的作用下压紧板料，弯曲七模继续下行，完成弯曲成形后负责压紧坯件。压筋上模下行，压筋凸模接触坯件，压筋上模继续下行，完成加强筋胀形。压筋上模上行，弯曲上模上行，压料板在弹簧力的作用下将工件顶出弯曲凹模。至此，完成工件的全部成形。
4 结束语
通过对装货口盖成形工艺分析，对可能出现的质量问题作了预测，找到了较为可靠的复合工艺方法，利用弯曲成形来抑制或改善压筋的质量缺陷，同时也简化了工艺过程，提高了生产效率。
模具投人使用后，顺利完成了澳大利亚粮食漏斗车装货口盖的压制工作，工件外观光滑、棱线清晰，无开裂、无翘曲。可以认为，装货口盖冲压成形工艺分析及模具结构设计，对铁路货车生产中的类似覆盖件成形，都有借鉴价值。
成形模的种类很多，主要有翻孔模、翻边模、胀形模、起伏成型模、压印模、缩口模等。
图1为翻孔模。工序件有预冲孔，凸模上端直径与预冲孔定位，凹模下行将工序件压在压料板上，压料力可由模具下部的弹顶器通过顶杆传递到压料板。由于翻边时工序件处于平整状态，因此工件质量好。
图2为面板翻边模、凸模、凹模、凸凹模对工序件进行内外翻边，生产效率提高。
图3为胀形模。
图1 翻孔模
1-凹模 2-凸模
图2 面板翻边模
a)冲件 b)模具
1-限位套 2-凸凹模 3-弹簧 4-活动挡料装置
5-卸料板 6-凹模 7-空心垫板 8-凸模固定板 9-推杆
10、13-推板 11-垫块 12-凸模 14-凸凹模
图3 胀形模
a)工序件 b)成品 c)模具
1-凸模 2、3-凹模 凸模材料为聚氨酯橡胶，有一定的弹性、强度和寿命，适宜制造各种成形模零件。由于工件的形状要求，凹模分成上下两半，以便取出，凸模则制成相似工件的形状，略小于工序件内径。
图4示灯罩缩口模。模芯保证缩口尺寸，在缩口前，工件被由斜楔推动的下模夹紧，上模下降进行缩口。
图4 灯罩缩口模
1-模芯 2-斜楔 3、4-下模 5-上模 图5示百页窗成形模具，凸模的一边刃口将材料切开，而凸模的其余成形部分将材料作拉伸变形。
图5 百
