专利名称：交叉杆中部成型模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及模具，具体涉及一种交叉杆中部成型模具。
背景技术：
铁路车辆的交叉支撑装置是转向架的重要部件，交叉支撑装置运 行的可靠性直接影响到铁路车辆的运行稳定性和安全性。交叉杆是构 成交叉支撑装置的主要部件，交叉杆中部是由厚壁管经过大曲率变形 后形成的窝状结构，该窝状结构与扣件、弹性体配合组装形成转型架 的交叉支撑装置。
在车辆的运行中，交叉支撑装置始终受到交变动载荷作用，因此 要求其具有良好的抗疲劳性能。由于交叉杆中部的窝状结构是影响交 叉支撑装置性能的重要结构，因此对交叉杆中部压窝成型有着严格的 工艺要求。
请参见图1，为现有技术下采用成型模具对交叉杆中部进行压窝
成型的示意图，该成型模具包括固定在上模体101上的凸模101a、固 定在下模体102上的凹模，该凹模包括一个固定凹模102a和一个活动 凹模102b。对交叉杆中部103成型时，由斜楔装置(未画出)推动活 动凹模102b位移，将工件103夹紧进行定位，然后凸模101a在上模 体101的带动下向下运动使工件成型，成形后，由由弹簧102c带动活 动凹才莫102b回程复位。
在上述装置中，由于工件的每次定位都是由活动凹模来实现的， 当工件直径发生波动、斜斜装置磨损或者活动凹模的复位位置发生变 化时，工件的定位容易发生偏移，使得工件的轴线与凸模的纵向中心 线不能在竖直平面内重合，容易产生偏心的质量问题。尤其是当进行 大批量生产时，凹模受到频繁的冲压，精度易发生变化，需要频繁的 修理来保证模具的精度，降低了工作效率。
因此，需要一种可以避免工件产生偏心和微裂紋等质量问题的交 叉杆中部成型模具。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供 一 种可以避免工件产生偏心和 微裂紋等质量问题的交叉杆中部成型模具。
为解决上述技术问题，本发明提供一种交叉杆中部成型模具，包
括
用于冲压成型的凸模，所述凸模通过上模座固定安装在上模板
上；
与所述凸模相配合的凹模，所述凹模通过下模座固定安装在下模
板上；
所述成型模具还包括一对可升降的用于将工件定位使其轴线与 凸模的纵向中心线保持在同一竖直平面的定位装置，该对定位装置分 别安装在凹模的两端。
优选的，所述一对定位装置中的其中一个定位装置包括支撑所述 交叉杆的非变形区的定位块、升降定位块的导正结构。
优选的，所述定位块包括对称支撑在交叉杆的非变形部两侧的第 一斜面和第二斜面，所述第一斜面和第二斜面相交形成支撑所述交叉 杆的非变形区的开口 ，所述第一斜面和第二斜面的交线与凸模的纵向 中心线保持在同一竖直平面内。
优选的，所述导正结构包括固定连接在定位块底部的导柱、与导 柱滑动配合并固定安装在下模板上的导套，所述导柱可相对于导套作 竖直运动，在下模板与定位块之间的导柱部分上套装有复位弹簧。
优选的，所述成型装置还包括限位装置，所述限位装置至少包括 一对分别设置在上模板上的第一限位块和在下模板上的第二限位块， 所述第一限位块和第二限位块在合模时相互顶住。
优选的，所述成型模具还包括 一 对用于防治交叉杆两端的非变形 区翘起的校直块，所述校直块固定安装在上模板上与交叉杆两端的非 变形区相对应的位置上。
优选的，在凹模的侧部与下模座的侧壁之间设置有凹模调整垫。
优选的，所述凸模或者凹模的材质为7CrSiMnMoV。一种使用以上任一技术方案所述的成型模具成型后的交叉杆，其 特征在于所述交叉杆中部的窝形结构的上管壁与下管壁之间预留有
1.4mm ~ 1.6mm的间隙。
本发明提供一种交叉杆中部成型模具。在该模具中，包括用于冲 压成型的凸模和与凸模相配合的凹模，在凹模的两端，还包括一个可 升降的用于将工件定位在使其轴线与凸模的纵向中心线保持在同一竖 直平面的定位装置。在成型前，将工件放置在定位装置上时，工件的 轴线与凸模的纵向中心线在同一竖直平面内。当凸模随着上模板向下 移动对工件成型时，由于工件的轴线与凸模的纵向中心线在同一竖直 平面内，因此可以防止工件的成型产生偏心质量问题。通过该对定位 装置，在进行批量生产时，可以避免出现现有技术中存在的由于凹模 的精度发生变化而导致的偏心和微裂紋等质量问题。
图1现有技术下交叉杆成型模具示意图； 图2是本发明提供的交叉杆中部成型下模具的分解示意图； 图3是图2中的定位装置中的导正结构示意图； 图4是本发明提供的交叉杆中部成型模具整体分解示意图； 图5是本发明提供的交叉杆中部窝形结构的截面图。
具体实施例方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案 进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征 和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
请参见图2和图3所示，为本发明提供的交叉杆中部成型模具一 种具体实施方式
的示意图，图2本发明提供的交叉杆中部成型模具的 下模具分解示意图，图3是本发明提供的交叉杆中部成形模具整体分 解示意图。如图2所示，在成形模具中，包括一个与液压装置连接的 下模板l,在下模板1上固定安装着下模座12，下模座包括一个底壁 12a和与该底壁连接的两个竖直壁12b、 12c,所述两个竖直壁12b、 12c与底壁12a形成凹槽结构。在下模座的凹槽结构内安装着凹模，该凹模包括固定安装在底壁12a上的底部凹模13a、底部凹模13a两 侧的第 一侧部13b和第二侧部13c。
在第一侧部13b与下模座的一个竖直壁12b和在第二侧部13c与 下模座的另一个竖直壁12c之间分别预留有可调节间隙，在两个可调 节间隙之间，分别安装有凹模调整垫(未示出)。当模具经过多次使用 后，根据凹模精度的变化调整凹模调整垫的厚度。
交叉杆3包括中部的变形区3a、连接在变形部位两端的过渡区3b、 连接在两个过渡区外端的非变形区3c。
在对交叉杆中部进行冲压成型时，凸模在上模座的带动下竖直向 下运动时，如果工件的轴线和凸模的纵向中心线不能保持竖直重合， 交叉杆中部成型很容易出现偏心质量问题。因此，为了保持工件的轴 线与凸模的纵向中心线保持竖直重合，需要对工件进行预定位，使其 轴线在整个冲压成型过程中与凸模的纵向中心线保持竖直的重合。
为了对工件进行预定位，本发明在下模座的两端分别提供了 一对
同一平面的定位装置，两个定位装置具有相同的结构。在本实施方式 中，以其中一个定位装置为例，具体说明其结构。如图2所示，定位 装置包括一个可以水平支撑工件的定位块14，定位块14支撑在所述 交叉杆的非变形区3c处，所述定位块具有对称设置的支撑在工件的非 变形区两侧的第一斜面14a和第二斜面14b,第一斜面14a和第二斜 面14b成90度夹角并形成一个"V"型结构的开口，该两个斜面14a、 14b的交线与工件3的轴线、凸模的纵向中心线在同一竖直平面内。 两个斜面14a、 14b可以为平面，也可以为锯齿面，只要能够达到将工
件夹持在使工件的轴线和凹模纵向中心线保持在同一竖直平面即可。 对于两个斜面14a、 14b形成的夹角的角度，并无特别的限制。
在定位块的下端连接有导正结构15，所述导正结构15包括一个 固定连接在定位块下端的导柱15a、固定安装在下模板上的导套15b, 所述导套和导柱滑动配合，在下模板和定位块之间的导柱的部分上还 套装有复位弹簧15c,所述复位弹簧在合模时保持压缩状态，为定位块14的上升积蓄弹性势能。
请同时参见图4,该成型模具还包括通过上模座21固定在上模板 2上的凸模22,所述凸模22在上模板的带动下可以竖直运动。
在开模状态，定位块在复位弹簧的作用下被顶起，将工件放在定 位块的两个斜面形成的V型结构的开口上，工件在自重作用下，贴合 在两个斜面上，可以避免产生波动和位移，保证定位的稳定性。由于 两个斜面形成的开口与凸模的纵向中心线在同一个竖直平面内，因此 可以保i正工件的轴线也在该竖直平面内。
模具工作时，凸模22在上模板的带动下竖直向下运动，凸模先 与工件接触然后推动其向下运动，并推动定位块向下运动。由于定位 块的导正结构可以保证定位块竖直向下运动，因此在工件向下运动的 过程中，工件的轴线始终和凸模的纵向中心线在同一竖直平面内，成 型时，也可以防止工件产生偏心质量问题。
由于凸模的行程是由上模板根据液压冲床的行程开关来控制的， 而沖床的曲轴和滑块、滑块和导轨之间存在间隙，会影响模据的行程 精度，从而影响工件的高度。为了解决凸模的行程精度产生的误差对 工件高度的影响，本发明进一步提供调节高度限位装置。所述调节高 度限位装置包括至少一对分别固定安装在上模板和下模板上的第一限 位块23a和第二限位块23b,在冲莫具闭合状态，两个限位块23a、 23b 相互顶住接触。两个限位块的高度根据工件的高度进行调整，即两个 限位的接触位置正好是工件的成形高度，由于两个限位块的作用，可 以阻止凸模在上模板的带动下进一步下移，保证管料的理论展开长度 和交叉杆成型后的中部窝形的展开长度接近相等，达到工件的内应力 接近0的理想境界，较少工件产生微裂紋，进而提高工件的疲劳性能， 因此可以保证工件的成形高度。限位块可以设置多对，在本实施方式 中，在靠近下模座两端的位置处各设置了一对限位块。
对工件成型时，当凸模向下运动冲压工件时，工件中部逐渐成形 的过程中，交叉杆的两端会随之向上翘起，整个工件的直线度变大。 因此，为了防止工件产生直线度问题，本发明进一步提供校直结构。在第一种实施方式中，本发明提供的校直结构包括一对分别设置在上
模板上并与工件的非变形区相对应的校直块24a、 24b。校直块的下表 面和凸模的下表面在同一水平高度，这样，当凸模开始对工件进行成 型时，校直块24a、 24b顶在交叉杆的非变形区可以防止交叉杆的两端 翘起。对于校直块的安装位置，可以安装在上模板上与工件的非变形 区相对应的任何位置处。对于校直块的形状，本发明没有特别的限制，
只要能够将工件两端压住防止其变形即可。
对于凹模和凸模的材质，可以采用普通合金工具钢，如钢牌号为 Crl2、 Crl2MoV、 Crl2MolVl、 H13、 5CrNiMo、 5CrMnMo、 CrWMn 、 9SiCr、 9Cr2、 7CrSiMnMoV、 5-6CrW2Si、 8Cr3、 9Mn2V、 4Cr5W2VSi、 30Cr3W的合金工具钢，优选的，凹模和凸才莫的材质为钢牌号为 7CrSiMnMoV的合金工具钢。为了防止凸模和凹模产生微小变形影响 工件尺寸，可以对凹模和凸模进行表面强化处理，如热喷涂、渗碳/ 渗氮/渗硼等表面处理，优选的，对凹模或凸模采用渗氮表面热处理以 提高凹模或凸模的表面耐磨性。
为了进一 步保证凸模的纵向中心线与工件的轴线保持在同 一水 平面，本发明还进一步提供了安装在上模座两端上的一对导向叉26a、 26b，所述导向叉具有和工件的表面相配合的弧形形状。导向叉的位置 按照如下方法设计，即当凸模与工件接触时，导向叉正好与工件相配 合，这样，当凸模向下运动时，导向叉与工件配合，推动工件运动时， 可以保证凸模的运动位置不发生偏移。
如图4所示，本发明提供的成型模具还包括安装在下模板上的模 板导柱25b、安装在上模板上的与模板导柱相配合的模板导套25a等 本领域技术人员熟知的常规附加部件。
在本发明提供的交叉杆中部成型模具中，本发明在下模座的两端 提供了对工件进行预定位的定位装置，以保证工件的轴线与凸模的纵 向中心线在同一竖直平面内，因此在成型的过程中可以防止产生偏心 质量问题。
下面以转K2型交叉杆的成型过程为例，具体说明本发明提供的
9模具的工作方式。
在开模状态，定位块14在复位弹簧的作用下升起，将待加工的
工件3放在定位块14的V型结构的开口上，工件3在自重的作用下贴 合在定位块的两个斜面上，可以避免产生波动和位移。由于定位块的 14开口与凸模的纵向中心线在同一竖直平面内，因此工件的轴线也在
该竖直平面内。
冲压成型时，凸模22在上模板2的带动下向下移动，当凸模开 始接触工件时，导向叉26a、 26b夹在工件的两侧以保证凸才莫的竖直向 下运动。当凸^^莫推动工件和定位块向下运动时，由于定位块14下面安 装有可以使其做竖直运动的导正结构，因此可以保证定位块竖直向下 运动，从而使得工件的轴线一直保持在和凸模的纵向中心线同一竖直 平面内。
工件运动到与凹模接触时，凸模继续向下运动，对工件进行冲压 成型。工件开始成型时，安装在上模板上的一对校直块24a、 24b将工 件的非变形区顶住，可以防止工件的两端翘起，影响工件的直线度。
当凸模向下运动使工件成型达到所需要的高度时，两对限位块相 互顶住接触，可以防止凸模的进一步下移，从而保证工件的成型高度。
如图5所示，为本发明提供的交叉杆中部变形区3a形成的窝状结 构的示意图。为了保证交叉杆具有良好的刚度，本发明提供交叉杆成 型时在上管壁与下管壁之间预留1.45mm~ 1.55mm的间隙G,优选的， 在上管壁与下管壁之间预留1.5mm的间隙G。优选的，对于K2交叉 杆，本发明进一步提供交叉杆中部的宽度尺寸W为59=、高度尺寸 H为2 7:^，控制宽度尺寸和高度尺寸的公差带，达到管料的理论展 开长度和交叉杆成型后的中部窝形的展开长度接近相等。
当模具经过重复使用后，为了防止凹模的定位精度的变化对交叉 杆成型产生影响，可以通过调整设置在凹模的第一侧部13b与下模座 的一个竖直壁12b之间的凹模调整垫或者调整设置在凹才莫的第二侧部 13c与下模座的另一个竖直壁12c之间的凹模调整垫来调整凹模与下 模座之间的配合间隙，从而保证工件的尺寸达到满足技术要求和工艺要求。
以上对本发明所提供的交叉杆中部成形模具进行了详细介绍。本
施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明 权利要求的保护范围内。
权利要求
1、一种交叉杆中部成型模具，包括用于冲压成型的凸模，所述凸模通过上模座固定安装在上模板上；与所述凸模配合的凹模，所述凹模通过下模座固定安装在下模板上；所述成型模具还包括一对可升降的用于将工件定位在使其轴线与凸模的纵向中心线保持在同一竖直平面的定位装置，该对定位装置分别安装在凹模的两端。
2、 根据权利要求i所述的成型模具，其特征在于所述一对定位 装置中的其中一个定位装置包括支撑所述交叉杆的非变形区的定位 块、升降定位块的导正结构。
3、 根据权利要求2所述的成型模具，其特征在于所述定位块包 括对称支撑在交叉杆的非变形区两侧的第 一斜面和第二斜面，所述第 一斜面和第二斜面相交形成支撑所述交叉杆的非变形区的开口 ，所述 第 一 斜面和第二斜面的交线与凸模的纵向中心线保持在同 一 竖直平面内。
4、 根据权利要求2所述的成型模具，其特征在于所述导正结构 包括固定连接在定位块底部的导柱、与导柱滑动配合并固定安装在下 模板上的导套，所述导柱可相对于导套做竖直运动，在下模板与定位 块之间的导柱部分上套装有复位弹簧。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的成型模具，其特征在于还 包括限位装置，所述限位装置至少包括一对分别设置在上模板上的第 一限位块和在下模板上的第二限位块，所述第一限位块和第二限位块 在模具闭合状态时相互顶住。
6、 根据权利要求1至5任一项所述的成型模具，其特征在于还 包括一对用于防止交叉杆两端的非变形区翘起的校直块，所述校直块 固定安装在上模板上与交叉杆两端的非变形区相对应的位置上。
7、 根据权利要求1至5任一项所述的成型模具，其特征在于在 凹模的侧部与下模座的侧壁之间设置有凹模调整垫。
8、 根据权利要求1至5任一项所述的成型模具，其特征在于所 述凸才莫和凹才莫的材质为7CrSiMnMoV。
9、 一种使用权利要求1至8任一项所述的成型模具成型后的交 叉杆，其特征在于其窝状结构的上管壁和下管壁之间的间隙为 1.4mm ~ 1.6mm。
全文摘要
本发明公开一种交叉杆中部成型模具，包括用于冲压成型的凸模，所述凸模通过上模座固定安装在上模板上；与所述凸模相配合的凹模，所述凹模通过下模座固定安装在下模板上；所述成型模具还包括一对可升降的用于将工件定位在使其轴线与凸模的纵向中心线保持在同一竖直平面的随动定位装置，该对定位装置分别安装在凹模的两端。在成型前，将工件放置在定位装置上时，工件的轴线自动与凸模的纵向中心线在同一竖直平面内，当凸模随着上模板向下移动对工件成型时，可以防止工件的成型产生偏心和微裂纹等质量问题，提高交叉制成装置的疲劳性能。
文档编号B21D37/00GK101474654SQ200910008710
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者张瑞喜, 朱广庆, 李信义 申请人:齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司