液壓支架結(jié)構(gòu)件壓彎模具的設(shè)計及應(yīng)用

陳清

摘要： 在液壓支架結(jié)構(gòu)件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結(jié)合現(xiàn)場工作的實際，找出影響的關(guān)鍵因素，經(jīng)過多次的現(xiàn)場試驗，設(shè)計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關(guān)鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設(shè)備，主要用于回采工作面的支護(hù)，為煤礦井下工人及設(shè)備提供了安全的工作空間，以保障井下作業(yè)人員的人身安全和各種設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確?，F(xiàn)場生產(chǎn)的正常進(jìn)行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的一種用來支撐和管理頂板的設(shè)備，它不僅能實現(xiàn)支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機(jī)，支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快安全可靠等優(yōu)點，可以配合刮板輸送機(jī)的淺截式采煤機(jī)，組成回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，該設(shè)備具有增加產(chǎn)量、提高效率、降低成本、安全生產(chǎn)、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發(fā)和生產(chǎn)，逐漸向低重量、高參數(shù)、大型化的方向不斷發(fā)展，在滿足液壓支架強(qiáng)度的前提下，減輕支架重量，采用高強(qiáng)度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結(jié)構(gòu)件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結(jié)構(gòu)件包括頂梁、底座和掩護(hù)梁等都是由高強(qiáng)度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復(fù)雜高強(qiáng)度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強(qiáng)板的應(yīng)用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結(jié)構(gòu)件都是采用Q690鋼板，這些高強(qiáng)板是調(diào)質(zhì)鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當(dāng)于給高強(qiáng)板退火，會降低板材的強(qiáng)度，失去了利用高強(qiáng)板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現(xiàn)多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續(xù)生產(chǎn)帶來一定的困難，需返工而造成誤工現(xiàn)象。

2 壓彎模具的設(shè)計及使用

2.1 壓彎模具的設(shè)計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產(chǎn)生壓過的現(xiàn)象，就得在反向壓，經(jīng)過多次重復(fù)壓制，工件內(nèi)部就產(chǎn)生了細(xì)微裂紋而降低了工件強(qiáng)度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復(fù)方法，而造成工件壓裂等現(xiàn)象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎(chǔ)上有針對性的進(jìn)行了一些試驗，經(jīng)過多次的試驗，不斷改進(jìn)，根據(jù)不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設(shè)計了一系列壓彎模具。

根據(jù)工件圓弧邊部分在壓彎后亦發(fā)生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據(jù)相關(guān)資料中回彈值的要求，來進(jìn)一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數(shù)，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發(fā)生“拖動”現(xiàn)象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側(cè)筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據(jù)工件設(shè)計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設(shè)計制作了不同的壓彎模具，其結(jié)構(gòu)主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設(shè)計原理是一致的，但結(jié)構(gòu)有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據(jù)圓弧的半徑不同而定的，但實際生產(chǎn)中使用方法是一樣的。結(jié)合車間的實際生產(chǎn)情況，我們共設(shè)計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準(zhǔn)60）、R90（？準(zhǔn)180）、R100（？準(zhǔn)200）、R115（？準(zhǔn)230）、R152.5（？準(zhǔn)305），壓彎模具設(shè)計制作的完成及在車間使用情況的效果，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或?qū)Ｓ脢A具固定在油壓機(jī)固定機(jī)平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機(jī)導(dǎo)向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機(jī)向下移動，將工件壓彎成型。

3 結(jié)束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環(huán)節(jié)的效率得到了明顯的提升，因在設(shè)計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強(qiáng)度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達(dá)到99%以上，節(jié)省了人力物力和占用油壓機(jī)的時間，為筆者所在廠的支架結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏晉文.煤礦機(jī)電設(shè)備使用與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化與靜力學(xué)分析[D].太原理工大學(xué)，2013.endprint

摘要： 在液壓支架結(jié)構(gòu)件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結(jié)合現(xiàn)場工作的實際，找出影響的關(guān)鍵因素，經(jīng)過多次的現(xiàn)場試驗，設(shè)計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關(guān)鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設(shè)備，主要用于回采工作面的支護(hù)，為煤礦井下工人及設(shè)備提供了安全的工作空間，以保障井下作業(yè)人員的人身安全和各種設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確?，F(xiàn)場生產(chǎn)的正常進(jìn)行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的一種用來支撐和管理頂板的設(shè)備，它不僅能實現(xiàn)支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機(jī)，支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快安全可靠等優(yōu)點，可以配合刮板輸送機(jī)的淺截式采煤機(jī)，組成回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，該設(shè)備具有增加產(chǎn)量、提高效率、降低成本、安全生產(chǎn)、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發(fā)和生產(chǎn)，逐漸向低重量、高參數(shù)、大型化的方向不斷發(fā)展，在滿足液壓支架強(qiáng)度的前提下，減輕支架重量，采用高強(qiáng)度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結(jié)構(gòu)件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結(jié)構(gòu)件包括頂梁、底座和掩護(hù)梁等都是由高強(qiáng)度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復(fù)雜高強(qiáng)度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強(qiáng)板的應(yīng)用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結(jié)構(gòu)件都是采用Q690鋼板，這些高強(qiáng)板是調(diào)質(zhì)鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當(dāng)于給高強(qiáng)板退火，會降低板材的強(qiáng)度，失去了利用高強(qiáng)板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現(xiàn)多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續(xù)生產(chǎn)帶來一定的困難，需返工而造成誤工現(xiàn)象。

2 壓彎模具的設(shè)計及使用

2.1 壓彎模具的設(shè)計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產(chǎn)生壓過的現(xiàn)象，就得在反向壓，經(jīng)過多次重復(fù)壓制，工件內(nèi)部就產(chǎn)生了細(xì)微裂紋而降低了工件強(qiáng)度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復(fù)方法，而造成工件壓裂等現(xiàn)象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎(chǔ)上有針對性的進(jìn)行了一些試驗，經(jīng)過多次的試驗，不斷改進(jìn)，根據(jù)不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設(shè)計了一系列壓彎模具。

根據(jù)工件圓弧邊部分在壓彎后亦發(fā)生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據(jù)相關(guān)資料中回彈值的要求，來進(jìn)一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數(shù)，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發(fā)生“拖動”現(xiàn)象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側(cè)筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據(jù)工件設(shè)計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設(shè)計制作了不同的壓彎模具，其結(jié)構(gòu)主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設(shè)計原理是一致的，但結(jié)構(gòu)有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據(jù)圓弧的半徑不同而定的，但實際生產(chǎn)中使用方法是一樣的。結(jié)合車間的實際生產(chǎn)情況，我們共設(shè)計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準(zhǔn)60）、R90（？準(zhǔn)180）、R100（？準(zhǔn)200）、R115（？準(zhǔn)230）、R152.5（？準(zhǔn)305），壓彎模具設(shè)計制作的完成及在車間使用情況的效果，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或?qū)Ｓ脢A具固定在油壓機(jī)固定機(jī)平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機(jī)導(dǎo)向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機(jī)向下移動，將工件壓彎成型。

3 結(jié)束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環(huán)節(jié)的效率得到了明顯的提升，因在設(shè)計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強(qiáng)度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達(dá)到99%以上，節(jié)省了人力物力和占用油壓機(jī)的時間，為筆者所在廠的支架結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏晉文.煤礦機(jī)電設(shè)備使用與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化與靜力學(xué)分析[D].太原理工大學(xué)，2013.endprint

摘要： 在液壓支架結(jié)構(gòu)件制造中一直存在著壓彎成型難、效率低下的難題。針對這一問題，并結(jié)合現(xiàn)場工作的實際，找出影響的關(guān)鍵因素，經(jīng)過多次的現(xiàn)場試驗，設(shè)計制作了該套模具，以滿足壓彎要求。

Abstract： There has been the difficult bending and inefficient problem in the manufacture of hydraulic support structures. For this problem， combined with the actual field work， this paper identified the key influencing factors， designed and made this set of molds impacts through repeated field tests， to meet the bending requirements.

關(guān)鍵詞： 液壓支架；熱壓彎；冷壓彎；彎曲半徑；壓彎模具

Key words： hydraulic support；thermal bending；cold bending；bending radius；bending mold

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設(shè)備，主要用于回采工作面的支護(hù)，為煤礦井下工人及設(shè)備提供了安全的工作空間，以保障井下作業(yè)人員的人身安全和各種設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確?，F(xiàn)場生產(chǎn)的正常進(jìn)行。液壓支架是以高壓液體作為動力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的一種用來支撐和管理頂板的設(shè)備，它不僅能實現(xiàn)支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動輸送機(jī)，支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快安全可靠等優(yōu)點，可以配合刮板輸送機(jī)的淺截式采煤機(jī)，組成回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，該設(shè)備具有增加產(chǎn)量、提高效率、降低成本、安全生產(chǎn)、減輕工人笨重體力等勞動性能。

1 液壓支架結(jié)構(gòu)件壓彎存在的問題

液壓支架的不斷研發(fā)和生產(chǎn)，逐漸向低重量、高參數(shù)、大型化的方向不斷發(fā)展，在滿足液壓支架強(qiáng)度的前提下，減輕支架重量，采用高強(qiáng)度鋼材是最有效的途徑。液壓支架主要由承載結(jié)構(gòu)件、動力油缸、控制操縱元件、輔助裝置和工作液體等五大部分組成，而其中的承載結(jié)構(gòu)件包括頂梁、底座和掩護(hù)梁等都是由高強(qiáng)度的鋼板通過組對焊接而成的，我們對外形復(fù)雜高強(qiáng)度鋼板的壓彎提出了更高的要求，70公斤以上級高強(qiáng)板的應(yīng)用也越來越普遍，越來越頻繁，如榆樹灣煤礦ZY12000/27/58D液壓支架很大程度上的結(jié)構(gòu)件都是采用Q690鋼板，這些高強(qiáng)板是調(diào)質(zhì)鋼硬度大、反彈率高，若采用熱壓彎方式壓彎，雖然可以保證外形尺寸，壓彎難度也較小，但不僅會費時費力，更重要的是一旦加熱就相當(dāng)于給高強(qiáng)板退火，會降低板材的強(qiáng)度，失去了利用高強(qiáng)板的意義；如果采用冷壓彎，由于鋼板彈性不好控制，成形尺寸很難保證，在某些部件中，還出現(xiàn)多弧彎板的工件，它的成型精度更為重要，尺寸不符合要求，將會給后續(xù)生產(chǎn)帶來一定的困難，需返工而造成誤工現(xiàn)象。

2 壓彎模具的設(shè)計及使用

2.1 壓彎模具的設(shè)計

針對液壓支架壓彎過程中存在的困難與問題，以往的壓彎方式采用的是多次逐漸式擠壓法，不易操作，一旦控制不好，就會產(chǎn)生壓過的現(xiàn)象，就得在反向壓，經(jīng)過多次重復(fù)壓制，工件內(nèi)部就產(chǎn)生了細(xì)微裂紋而降低了工件強(qiáng)度；因工件成型差、壓彎弧度不符合要求，而采取的修磨、重新壓彎等修復(fù)方法，而造成工件壓裂等現(xiàn)象。筆者在充分考慮冷壓反彈的基礎(chǔ)上有針對性的進(jìn)行了一些試驗，經(jīng)過多次的試驗，不斷改進(jìn)，根據(jù)不同厚度、不同材料的鋼板反彈量不同的情況、及工件圓弧半徑的不同設(shè)計了一系列壓彎模具。

根據(jù)工件圓弧邊部分在壓彎后亦發(fā)生反彈問題，這就要求圓弧凸模和凹模的圓弧尺寸有所減小，根據(jù)相關(guān)資料中回彈值的要求，來進(jìn)一步確定彎曲半徑，其凸模的彎曲半徑：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—彎曲件圓弧半徑，（mm）；

σ—材料的屈服極限，（MPa）；

E—工件材料彈性模數(shù)，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圓弧半徑則是R1=R+t，但通常情況下R1還要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合過緊，使工件在壓彎過程中發(fā)生“拖動”現(xiàn)象，致使工件壓彎不合格。

■

1.上模頂板；2.側(cè)筋板；3.邊立筋板；4.立筋板；5.圓鋼

圖1 上模

根據(jù)工件設(shè)計所要求的壓彎圓弧半徑不同，我們針對其設(shè)計制作了不同的壓彎模具，其結(jié)構(gòu)主要是由鋼板組焊而成；每套模具的設(shè)計原理是一致的，但結(jié)構(gòu)有所不同，主要不同之處就是上模的件5與下模的件1不同，這是根據(jù)圓弧的半徑不同而定的，但實際生產(chǎn)中使用方法是一樣的。結(jié)合車間的實際生產(chǎn)情況，我們共設(shè)計制作了六套模具：圓弧半徑依次為R30（？準(zhǔn)60）、R90（？準(zhǔn)180）、R100（？準(zhǔn)200）、R115（？準(zhǔn)230）、R152.5（？準(zhǔn)305），壓彎模具設(shè)計制作的完成及在車間使用情況的效果，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 壓彎模具的具體使用方法

在實際的壓彎過程中，將下模用螺栓或?qū)Ｓ脢A具固定在油壓機(jī)固定機(jī)平臺上，將上模用螺栓固定在油壓機(jī)導(dǎo)向槽中，要使上模的圓鋼中心線與下模半圓槽的中心線相吻合，然后將畫好折彎線的工件放在下模的開口上，保證三者的中心線在同一條直線上，最后操縱油壓機(jī)向下移動，將工件壓彎成型。

3 結(jié)束語

隨著新型的壓彎模具的使用，壓彎環(huán)節(jié)的效率得到了明顯的提升，因在設(shè)計時已充分考慮了冷壓后的反彈率，因此使壓彎后的工件既保證了強(qiáng)度，又保證了尺寸符合圖紙要求，壓彎精度也得到了很好的保證，件一次壓彎合格率達(dá)到99%以上，節(jié)省了人力物力和占用油壓機(jī)的時間，為筆者所在廠的支架結(jié)構(gòu)件批量生產(chǎn)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏晉文.煤礦機(jī)電設(shè)備使用與維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]王國法，史元偉，陳忠恕等.液壓支架技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

[3]周曉萍.液壓支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化與靜力學(xué)分析[D].太原理工大學(xué)，2013.endprint