伴随着国轨道车辆的快速发展，传统的车辆生产模式很难满足现代技术发展的趋势。为了提高轨道车辆的车身质量，保证行车安全，越来越多的企业关注车辆的生产质量[1]。如所示，客车内顶板材料为Q195A，厚度5A，厚度为5毫米，屈服强度为195兆帕，抗拉强度为315~430兆帕，延伸率为33%。成每个表面平整，不允许有划痕、皱纹、裂纹、凹坑、塌陷等缺陷。模型设计通过分析零件的冲压工艺，使用DynaForm软件的BSE模块计算零件的展开尺寸，设计了一副边顶板复合成型。
第一，成型工艺分析和方案确定
从可以看出，边顶板的结构特点是:厚度薄，尺寸多，形状复杂(有多个弯曲，其中周围三个边的阶梯成形垂直于纵向弯曲方向)。零件的成形难点主要在于阶梯成形和纵向弯曲成形的交点。如果处理不当，交点会产生放射性波纹，影响零件的表面质量。
零件成型有三种方案，每种方案分两步完成。

方案1:利用一副模具一次压制成形，其原理是利用双动液压机的滑块动作实现凸模和凹模镶块的运动，分两次完成零件的成形。该方案必须在双动液压机上进行。
方案2:利用两个模具成形零件，第一个模具弯曲零件纵向两个角度，第二个模具以第一次弯曲的两个弯曲边为定位基准，进行零件周围的成形。该方案生产效率低，前后两次成形定位基准不统一，纵向弯曲方向与周边阶梯不垂直，两个模具增加了制造成本。
方案3:使用1副模具复合成形，该方案原理与第一种方法相同，只是通过改变双动液压机滑块的两个动作来实现模具结构。
目前企业大型成型设备只有1250kN单动液压机，结合零件数量和设备负荷，确定采用第三种成型方案，但模具结构复杂，制造困难。
2.产品展开尺寸的计算和验证。
DynaForm软件的BSE模块基于全增量理论。假设零件的整个成型过程是按比例加载的，只考虑最初的形状和变形完成后的最终形状，而不分析中间的变形状态。这种方法计算时间短，需要建立的分析模型比较简单，所以广泛应用于零件的成型分析[2]。根据二维图纸，在CREO中建立边顶板的三维模型，另一种是。igs格式，导入DynaForm，在BSE模块中抽取中间曲面进行网格划分，如图2所示。通过计算得到边顶板的初始展开尺寸，导入AutoCAD软件。使用初始展开尺寸激光下料，使用边顶板复合成型成型。成型后测量发现零件周围翻边尺寸大约2mm，最大零件通过对展开尺寸不合适的位置进行增减和拟合，得到边顶板的最终展开尺寸如图3所示。
三是模具结构设计和工作原理。
3.1模具结构。
图4显示了边顶板复合成型模具结构。为了缩短模具制造周期，降低生产成本，模具除了上模座、凸模、上模镶块、凹模镶块、托盘板和下模座外，其余均采用标准件。同时，为了方便模具的后期维护，模具的工作部分采用拼接结构设计，即三边的阶梯形成和纵向弯曲是在相互独立的凹凸模具中完成的。成型时，为了使落料部件定位准确，模具设计了可调定位装置和周围定位。
1.上模座2.弹簧3.凸模4.上模镶块5.自润滑耐磨板6.导向部件7.凹模镶块8.托盘9.限位块10.下模座11.顶杆12.定位板。
3.3模具设计要点。
3.3.1模具零件材料的选择。
模具零件材料的选择对模具的使用寿命起着决定性的作用。由于成型零件的尺寸较大，模具工作部件的尺寸也较大。根据产量要求，为了降低制造成本，模具工作部件采用拼接结构设计。尺寸较大的模具零件材料是铸造Mo-Cr，如凸模，尺寸较小的模具零件材料是T10A，如上模镶件。
3.3.2模具工作部位的设计
模具工作部位的设计是复合模具设计的重要环节，影响零件的成形形状、尺寸、精度、成形力和回弹等，其设计是否合理对解决成形过程中的缺陷起着决定性的作用
(1)凸模采用整体结构，通过弹簧和卸料螺钉与上模座连接，可与上模座相对移动。为了防止凸模上下移动时方向偏移，应根据凸模形状在其周围安装自润滑耐磨板进行导向
(2)为节约材料，上模镶块和凹模镶块分别采用分体结构，用螺钉与上下模座固定，凹模镶块根据零件的外形设计成阶梯形状。
(3)托盘采用整体结构，通过卸料螺钉与下模座连接，通过顶杆作用可以与下模座相对运动。为了防止托盘上下移动时方向偏移，周围安装6块自润滑耐磨板进行导向。
3.3.3模具零件间隙和通气孔
模具工作部件的间隙是成形过程中最重要的参数，其大小对成形力、反弹和零件成形质量有重要影响。间隙过小时，所需成形力大，模具零件损坏加剧，容易损伤零件表面或变薄的间隙过大时，成形后零件反弹大，零件尺寸和形状精度降低。因此，在设计模具时需要选择合理的间隙[3]。
由于零件成型时与凸模紧密相连，最大外形由凹模成型。根据零件的公差要求，凸模应作为尺寸基准进行适当调整，其单边间隙应为1.1t(t为材料厚度)。
通风孔的作用是易于脱模，防止零件底面不平整。对于非圆形零件，可以设置两个以上的通风孔，通风孔应设置在易于清洁的位置，以避免被润滑剂和赃物堵塞[4]。
3.3.4导向装置的设计。
在传统模具中，凸模与上模座、托盘板和下模座之间没有导向装置。对于非对称零件，成形时容易发生偏移，零件棱线滑动，产生扭曲变形。
边顶板是不对称的部件，成形时凸模和托盘受到侧向力，为了确保成形中模具部件的位置正确，部件没有偏移，在凸模周围设置8个自润滑耐磨导板和上模座导向，托盘周围设置6个自润滑耐磨导板和下模座导向。在成形过程中，上下模座为凸模和托盘提供有效的支撑，确保部件没有偏移。自润滑耐磨导板定位准确，导向精度高。
3.3.5弹簧的选择
为了实现零件的纵向弯曲，然后形成周围的阶梯，凸模和上模座之间的弹簧需要克服纵向弯曲的成形力和托盘对零件的压力，所以弹簧必须保证有足够的压力来完成纵向弯曲。
零件弯曲力：Pz=0.7KBt2σb/(r+t)=0.7×1.3×1675×1.52×350/(10+1.5)=104378N。
公式中，Pz-材料在冲压行程结束时的自由弯曲力，nb-弯曲部件的宽度，mmt-弯曲部件的材料厚度，mmσb-材料的拉伸强度，取350MPar-内弯曲半径，mmk-安全系数，一般k取1.3[4]。
压力：Q=0.3Pz=0.3×104378=31313.4N。
弹簧需要克服的成形力和压力总和:P=Pz+Q=104378+31313.4=135691.4N。
弹簧选择型号为TB60×80的扁线螺旋弹簧，弹性系数为882N/mm，最大压缩量为16mm，数量为33个，预压5mm。零件深度为9mm，16-5=11mm>9mm。弹簧总弹性:F弹性=33×5×882=145530N>135691.4N，弹簧满足使用要求。
3.4现场验证。
在复合成形模具上成形零件，测量成形零件的尺寸，发现其尺寸符合工艺要求，成形后零件表面平整，无划痕、皱纹、裂纹，四角无凹陷、凹陷等缺陷，满足外观质量要求，成形效果好。
四结束语。
利用DynaForm软件计算边缘顶板的展开尺寸，通过修正得到最终合格的展开尺寸。经生产实践验证，模具结构合理，动作可靠，零件成形质量稳定，生产效率高，具有良好的经济效益，其结构可供同类零件成形参考。