１工艺方案的确定
根据以上分析，热压成形底甲板可能的方案有以下２种。１）热压型与热弯曲单独进行。该方案属单工序模热压成形，单套模具结构简单，制造周期短；但工序分散，生产周期长，能耗高，模具和设备占用多，生产投入高。２）热压型与热弯曲同时进行。该方案属复合模热压成形，模具结构较复杂，制造周期较长；但工序相对集中，生产周期短，能耗低，模具和设备占用少，生产投入低。综合上述分析，同时结合公司的生产实际，决定采用一次成形的复合热压工艺。由于复合热压成形技术难度大，目前有关这方面的研究报道很少，可借鉴的资料也相当有限。为掌握底甲板在复合热压成形过程中的塑变规律，并验证初步确定的工艺方案能否实现预期的目标，按照底甲板原样大小的１／４，设计、制造了一套小型复合模，利用该套模具对底甲板复合热压成形工艺进行了前期模拟试验。结果表明，复合热压成形工艺方案适用于底甲板的生产。
２模具结构与工作原理
２．１模具结构
复合热压成形模的整体结构如图３所示。在设计过程中，为节省模具材料，减轻模具质量，上、下模未采用实心结构，而是通过模板和筋板拼焊而成。同时考虑到热压成形过程中，模具的服役条件恶劣，模具工作部分易损坏，为使模具维修方便，工作部分采用了镶拼结构设计，即弯曲和压型是在相互独立的凸、凹模中完成的。
２．２工作原理
根据底甲板热压成形所需要的成形力，成形设备采用公称力为２５０００ｋＮ的液压机。模具上模部分固定于液压机上滑块中；下模部分固定于液压机工作台上，如图４所示。模具工作过程如下：当毛坯料在加热炉中充分奥氏体化后，通过机械输送装置，将其快速置于模具合适位置；然后起动液压机，上滑块带动上模部分下行，左上弯曲镶块和右上弯曲镶块与毛坯料接触，开始弯曲；随着滑块继续下行，左、右上弯曲镶块与左下弯曲镶块和右下镶块共同完成底甲板两端的弯曲成形，上模镶块１、２、３与压型镶块４共同完成底甲板中间纵横加强筋的压型。成形结束后，滑块带动上模部分上行，然后用专用工具从模具上取出工件。
３模具设计中的要点
由于热压成形工艺与传统的冷冲压工艺存在较大的区别，因此在模具设计过程中不能简单沿用冷冲压模的设计方法和手段［６］，而是需要认真分析，不断通过试验等手段归纳总结出适合于热压成形模的设计方法。
３．１凸、凹模材料的选择
在热压成形过程中，模具的服役条件恶劣，工作部分易失效。失效形式主要表现为高温变形、高温磨损和热疲劳开裂；因此，要提高热压成形模的使用寿命，模具材料在高温下应具有良好的强度、韧性、耐磨性和抗热疲劳性能。除此之外，模具材料还应具有良好的加工性和淬透性。经过对比分析，选用５ＣｒＮｉＭｏ作为底甲板热压模材料。该材料属热作模具钢，有较好的加工性能和淬透性，经适当的热处理后，具有高的热强性、热韧性、热稳定性以及良好的抗热疲劳和热磨损性能［７－８］。
３．２模具间隙的确定
模具间隙的大小对成形件质量和成形力有很大的影响。间隙过小，所需的成形力大，对模具的损坏也大；间隙过大，会降低成形件的形状和尺寸精度。因此，确定模具间隙时既要考虑间隙对模具寿命的影响，又要考虑对成形件的质量影响。由于底甲板毛坯料加热后膨胀厚度有所增加，因此热压模的间隙要比冷压模的间隙大些。其值可按下式计算：Ｚ＝（１．１５＋α）ｔ＋Δｍａｘ（１）式中，Ｚ是热压模凸、凹模单边间隙，单位为ｍｍ；α是材料线膨胀系数；ｔ是材料厚度的基本尺寸，单位为ｍｍ；Δｍａｘ是材料厚度的正偏差，单位为ｍｍ。根据上式，可确定底甲板热压模的间隙Ｚ为７．３ｍｍ。
３．３凸、凹模工作部分尺寸的计算
在设计热压模时，应考虑成形件的冷缩现象。凸、凹模工作部分的尺寸应相应放大，以补偿成形件的冷缩量。由于冷缩的原因，热压成形后，工件紧箍在凸模上，所以不论工件要求外部尺寸准确，还是要求内部尺寸准确，热压模的设计均应先确定凸模工作部分的尺寸，然后再以此为基准，间隙取在凹模上来确定凹模工作部分的尺寸。
４结语
通过对底甲板的结构、尺寸进行分析，提出了采用复合热压成形工艺方案对其进行生产。根据热压成形工艺特点，设计、制造了一套复合热压模。该套模具结构合理，工作稳定，安装、调试和维修方便，在实际生产中已陕西职称取得了良好的效果，对其他类似产品的热压模设计有很好的参考价值。
作者：蔡晓清 杜德恒 冯合永 李宏伟 陈泳 张卫华 陈东红 侯建 单位：北京北方车辆集团有限公司
