基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法与流程

本发明涉及不锈钢城铁车侧墙零件制造的工艺方法，具体涉及一种基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法。

背景技术：

1)现有不锈钢车体侧墙窗口原结构全部采用墙板加窗框焊接结构。由于窗框在制造中采用分块焊接结构，最终的窗框精度达不到要求，影响结构密封性等功能。

2)结构上在不锈钢侧墙板上直接压出窗框结构，传统的压形方法是直接做整体模具进行拉延成形或带底翻边成形，并且还需要做整形模具对窗口和平面部分进行整形。一种窗口尺寸对应一套压形模具，模具数量多，模具大，成本高。这种整体压形工艺的缺点是压形时，各处变形程度不同，不能保证侧墙板整体平度，尤其是窗口四角部分的平度，影响使用，工艺和质量风险大。

3)对于一些超大型的侧墙板，一张侧墙板上有多个窗框，传统的压形方法因为拉延或翻边成形后平度不好，很难做到使用单个窗口压形模具在一张板上压出多个窗口，也需要所有窗口一次成形。工艺成本极高。

4)对于一些超大型的侧墙板，一张侧墙板上有多个窗框，传统的整体模具一次多窗口压形方法会产生墙板不平，特别是每个窗口四个圆弧角部不平，影响使用。且一种类型的墙板需要一套专用模具，多窗口墙板种类多，模具也多，存在成本过高的问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有车体侧墙板窗口采用焊接结构并在压形时存在变形，影响侧墙板平整度及窗口四角平整度，同时，不同尺寸窗口需要采用不同的模具，导致模具数量多以及成本高的问题，提供一种基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法。

基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将侧墙板窗口压筋分成直线段和圆弧段分别压形；采用直线段压形模具小步距多次压形方法逐步成形，采用圆弧段模具压圆角部分，所述直线段压形模具凸模两端头设置有长100mm-200mm以10°-15°角度缓慢变形的过渡区，所述过渡区用于直线段与直线段、直线段与圆弧段连接部分的过渡连接；具体过程为：

先采用直线段压形模具压每个窗口宽度方向的直线段，模具旋转90度安装，再压每个窗口长度方向的直线段，然后采用圆弧段模具压每个窗口宽度方向的一侧两个圆角，板料180度旋转掉头，再压每个窗口宽度方向的另一侧两个圆角；

步骤二、对压形后的墙板采用激光切割设备把窗口多余的部分去掉，获得列车侧墙板上成形的窗口。

本发明的有益效果：本发明针对不锈钢侧墙板上压出窗口结构需求，以及一张侧墙板上需要压出多个窗口的需求，使用柔性模具压出窗口，无需多投其它模具。这是其它方法无法做到的。具体优点为：

一、窗口压形转化为压筋模式，简化压形形状及减小压形面积，进而简化模具。窗口部分的压筋成形采用柔性成形方法和模具解决侧墙板窗口尺寸多种形式问题，两套模具完成全部压形，减少模具投入。

二、小模具小步距多次压窗口压筋式成形方法可以大大降低模具成本，工艺风险降低到最低。本发明中的小模具多次多步距渐进窗口压筋式成形方法则是一套直线模具和一套圆弧模具对窗口压形断面形状相同和四角圆弧半径相同的所有窗口形状实现压形。

三、材料在液压机上高压边力(800吨及以上)下胀形成形，可以保证墙板平面部分不产生材料流动，进而保证墙板平度。

附图说明

图1为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中不锈钢侧墙板大窗口的示意图；

图2为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中不锈钢侧墙板小窗口的示意图；

图3为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中不锈钢侧墙板双窗口示意图；

图4为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中不锈钢侧墙板三窗口示意图；

图5为侧墙板窗口压形工艺图，其中，图5a为侧墙板窗口压形工艺图主视图，图5b为图5a的a-a视图，即为侧墙板窗口压筋部分断面图；

图6为不锈钢侧墙板窗口的直线段压形过程示意图；

图7为不锈钢侧墙板单窗口圆弧段压形示意图；

图8为不锈钢侧墙板双窗口圆弧段压形示意图；

图9为不锈钢侧墙板三窗口圆弧段压形示意图；

图10为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中直线段压形模具的结构示意图，图10a为俯视图，图10b为图10a的a-a视图，即为模具主视图，图10c为图10a的b-b视图，即为模具的侧视图；

图11为不锈钢侧墙板窗口模具压形过程示意图；其中，图11a为材料通过圆孔在定位销定位放料的示意图，图11b为采用模具中凹模与压料板接触夹紧材料的压形过程示意图；图11c为凸模上行压筋示意图；

图12为本发明所述的基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法中圆弧段压形模具结构示意图；其中，图12a为俯视图，图12b为图12a的a-a视图，即为模具的主视图；图12c为图12a的b-b视图，即为模具的侧视图。

图中：1、上模板，2、凹模，3、凸模，4、压料板，5、下模板，6、托料杆，7、定位销、8、毛坯件。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图12说明本实施方式，基于柔性模具的列车侧墙板多窗口一次成形方法，结合不锈钢城铁车侧墙板窗口结构特点，不锈钢城铁车有三种及以上外形尺寸形状。结合图1和图2，墙板窗口压形断面形状和尺寸相同，四个圆角半径尺寸相同，窗口宽度尺寸相同，外形长度尺寸变化。结合图3和图4，在一张墙板上压两个窗口或三个窗口，根据窗口的尺寸形状成形方法具体过程为：

步骤一、将侧墙板窗口压筋分成直线段和圆弧段分别压形；采用直线段压形模具小步距多次压形方法逐步成形，采用圆弧段模具压圆角部分，所述直线段压形模具凸模两端头设置有长100mm-200mm以10°-15°角度缓慢变形的过渡区，所述过渡区用于直线段和圆弧段连接部分的过渡连接；具体过程为：

先采用直线段压形模具压每个窗口宽度方向的直线段，模具旋转90度安装，再压每个窗口长度方向的直线段，然后采用圆弧段模具压每个窗口宽度方向的一侧两个圆角，板料180度旋转掉头，再压每个窗口宽度方向的另一侧两个圆角；

步骤二、对压形后的墙板采用激光切割设备把窗口多余的部分去掉，获得列车侧墙板上成形的窗口。

本实施方式中，两套模具结构原理和动作原理相同，直线段压形模具用于压直线，圆弧段模具用于压圆弧。压直线时可以实现串动压。所述直线段模具包括上模板1、凹模2，凸模3、压料板4、下模板5、顶料杆6、定位销7。

所述上模部分上模板1与凹模2通过螺栓连接固定，下模部分压料板4与下模板5用螺栓连接固定，凸模3以0.3mm滑动配合间隙装在压料板4中，托料杆6通过下模板5孔与凸模3底部接触，定位销7通过压料板4上的圆孔连接。

本实施方式中，将墙板窗口压形结构改为沿窗口外形分布的断面对称的封闭压筋结构，压筋断面形状如图5b中a-a剖视图。目的是减小压形面积，增加成形时的局部变形量，提高成形精度。模具压形原理采用压筋部分局部纯胀形成形工艺，目的是限制墙板平面部分变形，仅使压筋部分变薄成形，保证墙板整体平面度。为此模具结构和设备在成形时的参数为：800吨及以上的压料力下压筋胀形成形。为此压力机和模具压形过程与传统方式相反，即压力机上滑块带动模具下行压料并全过程保持住压料力，然后下工作台中液压垫通过托料杆6带动凸模3上行压筋。对压形后的墙板采用激光切割设备把窗口多余的部分去掉。如图5b中a-a视图中的阴影部分。

本实施方式中，将侧墙板窗口压筋部分分成直线段和圆弧段，分别用两套模具压形。结合图6，图6为直线段部分的压形过程示意图，直线段部分由于长度尺寸多种，采用短模具小步距多次(依次按图6中的a、b、c、d)串动压形方法逐步成形，即：先压宽度方向的两个直线段，再压长度方向的两个直线段。设计模具时直线段的模具按所有窗口最小直线段长度设计制造，长于模具的直线段部分采用小步距多次串动压形模式实现。直线段压形模具凸模两端头有长100mm-200mm过渡区，过渡区以10°-15°角度缓慢变形过渡，目的是消除直线段串动二次压形和圆弧段压形时的接头缺陷。此部分在直线段二次压形和压圆弧时补压至所需尺寸。

本实施方式中，对于墙板上有两个窗口时的直线段压形过程与墙板上有三个窗口时的直线段压形过程相同。即：对于两个窗口，从宽度方向开始，先压第一个窗口左侧的直线段，再压第二个窗口左侧的直线段，板料180度旋转掉头，然后再压第二个窗口右侧的直线段，再压第一个窗口右侧的直线段，然后压第一个窗口长度方向上侧的直线段，再压第二个窗口长度方向上侧的直线段，再压第二个窗口长度方向下侧的直线段，最后压第一个窗口长度方向的直线段。

对于三个窗口，成形方式与两个窗口的相同，首先在宽度方向上依次对第一个窗口左侧、第二个窗口左侧、第三个窗口左侧，板料180度旋转掉头，然后再压第三个窗口右侧、第二个窗口右侧、第一个窗口右侧进行压形成形，然后在长度方向上依次对第一个窗口上侧、第二个窗口上侧、第三个窗口上侧、第三个窗口下侧、第二个窗口下侧以及第一个窗口下侧进行压形成形。

结合图10和图11说明本实施方式，采用直线段压形模具先压宽度方向的直线段，第一步以毛坯件8通过圆孔在定位销7定位放料结合图11a；第二步压力机上滑块带着上模板1和凹模2下行，凹模2与压料板4接触夹紧材料，夹紧力达到800吨及以上，结合图11b，在整个压形过程中保持住压力；第三步在料夹紧状态下压力机下工作台中的液压垫通过托料杆6带着凸模3上行以300吨级以上力压筋，结合图11c。压完宽度方向直线段后模具旋转90度安装，再压长度方向直线段。每步压形动作压形原理与宽度方向压形相同。

结合图7、图8、图9和图12说明本实施方式，本实施方式中压窗口圆角部分时根据城铁车窗框宽度尺寸相同的特点，按宽度方向一次压两个圆角，一个窗口压两次。

采用圆弧段压形模具，结合图12，压形时利用预先压好的相互垂直直线段定位，压形过程模具动作原理与图11b和图11c相同，即凹模2与压料板4接触夹紧材料，800吨及以上力夹紧下，工作台中的液压垫通过托料杆6带着凸模3上行300吨及以上力压筋，结合图12c。首先压宽度方向左侧的两个圆角，材料180度旋转掉头，再压右侧的两个圆角。在压圆角过程中，对于直线段与圆弧段连接的部分，压圆角时按照过渡区的尺寸进行补压。

对于两个窗口，压圆角时先压第一个窗口宽度方向左侧部分的两个圆角，再压第二个窗口左侧的两个圆角，材料180度旋转掉头，再压第二个窗口右侧的两个圆角，最后压第一个窗口右侧的两个圆角。

对于三个窗口，压圆角的顺序依次为，第一个窗口宽度方向左侧的两个圆角、第二个窗口左侧的两个圆角、第三个窗口左侧的圆角，材料180度旋转掉头，第三个窗口右侧的两个圆角、第二个窗口右侧的两个圆角以及第一个窗口右侧的两个圆角。