CN102218477A - 客车车体弯梁冷弯成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种客车车体弯梁冷弯成型的专用模具，其包括直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模；直线段模具主体通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模、右切向圆弧模紧固连接。采用本发明的专用模具能够实现客车车体弯梁的一次加工成型，配合适当的冷弯加工工艺可以制备得到性能优异的客车车体弯梁，其表面无褶皱、弯梁强度高，无焊接失效的潜在风险。

Description

客车车体弯梁冷弯成型模具

技术领域

本发明涉及一种型材的冷弯加工成型的专用工具，更具体的说，本发明涉及一种客车车体弯梁冷弯成型的专用模具。

背景技术

车体弯梁是客车车顶钢结构组成中的重要部件，它的尺寸和形状直接影响到客车车顶的组装性能和外形美观。弯梁的外形特点是带有圆弧的帽型梁，在轧制过程中，材料的回弹易引起圆弧尺寸较难控制，梁的圆弧又会引起裙边部分不平、上翘，材料流动和成型特性比较复杂。长期以来所述客车弯梁通常是采用热轧或者焊接的工艺进行制造。采用焊接成型，由于潜在的焊接失效和焊接处结合强度低的原因，导致存在断裂失效的风险，从而对乘客的生命财产构成一定的威胁。通过热轧工艺，虽然能够做到一次加工成型，但是热轧工艺存在如下问题：

1、热轧工艺所限，使单位面积耗材料量人。

2、热轧过程中所需的生产设备庞大，品种规格很少，且每次定货必须要达到一定数量才能生产，生产周期长。

3、热轧是将金属或合金坯经过高温加热，然后轧制而成，因此能耗高，工艺复杂，在当今能源紧张的情况下，劣势更明显。

4、由于能耗高，加工工艺复杂，因此生产成本高，价格高。

冷弯成型是一种先进、高效的板金属成型工艺技术，从20世纪90年代开始在我国开始得到广泛的应用。冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向冷弯，以制成特定断面的型材。冷弯成型是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。利用这一工艺，不但可以生产出高质量的金属型材产品，而且能够缩短产品开发的周期、提高生产效率，从而提高企业的市场竞争力。

近些年来，冷弯型材产品在诸多领域部得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。冷弯型材单位质量的断面性能优于热轧型钢产品，并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度，因此冷弯型材替代热轧型材可以取得节约金属材料又节省能源的双重效果。

本发明的发明人采用现有技术中的冷弯机利用钢板冷弯加工客车车体弯梁的过程中，发现现有技术中的型模压制的客车弯梁不符合图纸要求，造成车顶组装过程中尺寸控制困难和车顶平整度欠佳，且模具自身无脱料装置，操作不便，影响效率，不能满足大批量客车生产的需要。究其原因模具经常是导致产品质量不合格的主要原因。为此，制备润滑良好、质量又优异的模具是客车车体弯梁冷弯成型的关键技术因素之一。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种客车车体弯梁冷弯成型的专用模具，采用本发明的专用模具能够实现客车车体弯梁的一次加工成型，配合适当的冷弯加工工艺可以制备得到性能优异的客车车体弯梁，其表面无褶皱、弯梁强度高，无焊接失效的潜在风险。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种客车车体弯梁冷弯成型的专用模具，其包括直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模；直线段模具主体通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模、右切向圆弧模紧固连接。

其中，所述的直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模表面具有内凹的工作面，所述内凹的工作面在工作时与冷弯型材紧密接触，用于实现型材的冷弯加工。

其中，所述的专用模具的切向圆弧模在设计的时候，因为客车车体弯梁金属成型冷弯后有回弹，所以模具的切向圆弧模半径R比客车车体实际的弯梁半径要小；依据客车车体弯梁的金属材料的不同，设计的模具半径与客车车体实际的弯梁半径的半径比在90％-98％之间，例如对回弹性较小的碳钢型材而言，设计的模具半径可以取上述区间的上限值，而对于一些高强度钢而言，其回弹性也越高，设计的模具半径可以取上述区间的下限值。基于同样的道理，因为材料冷弯和拉伸后有回弹，直线段模具主体的长度比实际弯梁的中间直线段尺寸要小，一般在0-50mm以内，其次因为在成型过程中弯梁的中间直线段两端有延伸，成型后也会产生回弹变形，故模具的中间有一部分直线段需要比到理论位置高，一般在0-8mm之间。

其中，依据需要，所述的切向圆弧模半径的半径范围为250mm-450mm。

其中，所述的专用模具可以通过各种材料铸造得到，例如通过铸铁、不锈钢、镍基合金等材料制备。

优选的，所述的专用模具可以通过以下马氏体不锈钢材料制备得到，所述的马氏体不锈钢具有以下组成：C：0.15-0.32wt％、Mn：0.2-1.2wt％、Cr：4.5-10.8wt％、Ni：8.5-13.5wt％、Mo：0.5-1.5wt％、N：0.35-0.60wt％，余量为Fe及不可避免的杂质构成。所述的马氏体不锈钢中由于夹杂有铬、钼的氮化物、碳化物或者碳氮化物，能够显著的改善模具表面的耐磨损性能，可以极大的提高模具的表面质量，提高模具的使用寿命，避免因模具的磨损导致产品不符合规定的情形。

优选的，所述的专用模具的工作面还涂覆有自润滑涂层，所述的自润滑涂层能够改善模具工作面与加工型材的接触，减少二者之间的接触摩擦和磨损，从而可以减少润滑剂的使用，甚至可以不使用润滑剂，另外也避免了模具表面型材金属的黏附，进一步延长了模具的使用寿命，并提高了冷弯加工型材表面质量。所述的自润滑涂层厚度为3-10mm，其具有以下组成：TiC：32-45wt％、TiN：35-58wt％、类金刚石碳：3-5wt％、硼：3-5wt％。所述的自润滑涂层，在已知组分的前提下，可以通过喷涂方法、例如热喷涂来制备；还可以通过热蒸镀方法、气相沉积方法来制备。

本发明的另一方面，还提供了上述客车车体弯梁冷弯成型专用模具的制备方法，其包括以下步骤：

首先依据客车车体弯梁的半径以及中间直线段的长度，确定直线段模具主体的长度和切向圆弧模的半径等参数；

依据客车车体弯梁的外形，分别制备直线段模具主体和切向圆弧模的母模，母模可以是砂型、石膏型或者石墨型；

将模具金属加热熔融浇注到母模中形成坯材，将坯才通过可拆卸的连接，固定形成所述的专用模具。

作为优选的，所述的专用模具表面，还涂覆有自润滑涂层，所述的自润滑涂层可以通过喷涂、热蒸镀法或气相沉积方法制备得到。

作为优选的，所述的专用模具通过以下马氏体不锈钢材料制备得到，所述的马氏体不锈钢具有以下组成：C：0.15-0.32wt％、Mn：0.2-1.2wt％、Cr：4.5-10.8wt％、Ni：8.5-13.5wt％、Mo：0.5-1.5wt％、N：0.35-0.60wt％，余量为Fe及不可避免的杂质构成。

附图说明

图1是本发明的客车车体弯梁冷弯成型专用模具的示意图。各附图所代表的含义分别为：1-直线段模具主体；2-左切向圆弧模；3-右切向圆弧模；4-模具表面内凹的工作面。

具体实施方式

下面本发明将结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。发明人在此需要申明的是，以下实施例仅是为了进一步说明本发明的技术方案，不能将其解释为对发明保护范围的限制。

实施例1

例如，客车车体弯梁为45号钢材料，客车车体弯梁直线段的长度为720mm，切向网弧模的半径为320mm，下面来设计和制造所述的专用模具。

(1)通过试验，确定直线段模具主体的长度为702mm；切向圆弧模的长度设计为312mm；

(2)依据专用模具的外形，分别制备直线段模具主体1和切向网弧模2、3的母模，母模采用石墨型；

(3)准备马氏体不锈钢材料，将具有以下组分的合金原料C：0.15-0.32wt％、Mn：0.2-1.2wt％、Cr：4.5-10.8wt％、Ni：8.5-13.5wt％、Mo：0.5-1.5wt％、N：0.35-0.60wt％和余量的Fe，加热至1200℃保温60min；之后将合金液浇注到石墨型中，浇注温度为1050℃；然后在650℃保温3h进行均质化处理，得到模具坯才，冷却后将坯才通过可拆卸的连接，例如螺母连接，固定形成所述的专用模具；

(4)最后，在专用模具表面，采用热喷涂方法涂覆有自润滑涂层；自润滑涂层的组成为TiC：32-45wt％、TiN：35-58wt％、类金刚石碳：3-5wt％、硼：3-5wt％；所述的电弧喷涂的工艺参数为：工作电压：38V、工作电流：72A、喷涂距离：175mm。

制备得到的马氏体不锈钢模具，由于采用耐磨高强的不锈钢基体和自润滑涂层；其具有良好的耐磨损磨蚀性能，模具与冷弯型材不产生黏结现象，可以连续使用数千次而无需定期打磨和修复。

Claims (9)

1.一种客车车体弯梁冷弯成型的专用模具，其包括直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模；直线段模具主体通过可拆卸连接方式分别与左切向圆弧模、右切向圆弧模紧固连接。

2.权利要求1所述的专用模具，其特征在于所述的直线段模具主体、左切向圆弧模和右切向圆弧模表面具有内凹的工作面，所述内凹的工作面在工作时与冷弯型材紧密接触，用于实现型材的冷弯加工。

3.权利要求1所述的专用模具，其特征在于直线段模具主体的工作面中间部分相对于两端部分具有向外凸起的弧度。

4.权利要求3所述的专用模具，其特征在于所述的凸起的弧高为0-8mm。

5.权利要求1所述的专用模具，其特征在于专用模具通过铸铁、不锈钢或镍基合金材料制备。

6.权利要求5所述的专用模具，其特征在于所述的专用模具可以通过以下马氏体不锈钢材料制备得到，所述的马氏体不锈钢具有以下组成：C：0.15-0.32wt％、Mn：0.2-1.2wt％、Cr：4.5-10.8wt％、Ni：8.5-13.5wt％、Mo：0.5-1.5wt％、N：0.35-0.60wt％，余量为Fe及不可避免的杂质构成。

7.权利要求1所述的专用模具，其特征在于专用模具的工作面还涂覆有自润滑涂层。

8.权利要求7所述的专用模具，其特征在于所述的自润滑涂层具有以下组成：TiC：32-45wt％、TiN：35-58wt％、类金刚石碳：3-5wt％、硼：3-5wt％。

9.权利要求8所述的专用模具，其特征在于所述的自润滑涂层的厚度为3-10mm。