液压支架结构件压弯模具的设计及应用

陈清

摘要： 在液压支架结构件制造中一直存在着压弯成型难、效率低下的难题。针对这一问题，并结合现场工作的实际，找出影响的关键因素，经过多次的现场试验，设计制作了该套模具，以满足压弯要求。

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.

关键词： 液压支架；热压弯；冷压弯；弯曲半径；压弯模具

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

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液压支架是煤矿综采工作面使用的重要设备，主要用于回采工作面的支护，为煤矿井下工人及设备提供了安全的工作空间，以保障井下作业人员的人身安全和各种设备的正常运转，确保现场生产的正常进行。液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的设备，它不仅能实现支撑、切顶，而且还能使支架前移和推动输送机，支护性能好、强度高、移设速度快安全可靠等优点，可以配合刮板输送机的浅截式采煤机，组成回采工作面的综合机械化设备，该设备具有增加产量、提高效率、降低成本、安全生产、减轻工人笨重体力等劳动性能。

1 液压支架结构件压弯存在的问题

液压支架的不断研发和生产，逐渐向低重量、高参数、大型化的方向不断发展，在满足液压支架强度的前提下，减轻支架重量，采用高强度钢材是最有效的途径。液压支架主要由承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体等五大部分组成，而其中的承载结构件包括顶梁、底座和掩护梁等都是由高强度的钢板通过组对焊接而成的，我们对外形复杂高强度钢板的压弯提出了更高的要求，70公斤以上级高强板的应用也越来越普遍，越来越频繁，如榆树湾煤矿ZY12000/27/58D液压支架很大程度上的结构件都是采用Q690钢板，这些高强板是调质钢硬度大、反弹率高，若采用热压弯方式压弯，虽然可以保证外形尺寸，压弯难度也较小，但不仅会费时费力，更重要的是一旦加热就相当于给高强板退火，会降低板材的强度，失去了利用高强板的意义；如果采用冷压弯，由于钢板弹性不好控制，成形尺寸很难保证，在某些部件中，还出现多弧弯板的工件，它的成型精度更为重要，尺寸不符合要求，将会给后续生产带来一定的困难，需返工而造成误工现象。

2 压弯模具的设计及使用

2.1 压弯模具的设计

针对液压支架压弯过程中存在的困难与问题，以往的压弯方式采用的是多次逐渐式挤压法，不易操作，一旦控制不好，就会产生压过的现象，就得在反向压，经过多次重复压制，工件内部就产生了细微裂纹而降低了工件强度；因工件成型差、压弯弧度不符合要求，而采取的修磨、重新压弯等修复方法，而造成工件压裂等现象。笔者在充分考虑冷压反弹的基础上有针对性的进行了一些试验，经过多次的试验，不断改进，根据不同厚度、不同材料的钢板反弹量不同的情况、及工件圆弧半径的不同设计了一系列压弯模具。

根据工件圆弧边部分在压弯后亦发生反弹问题，这就要求圆弧凸模和凹模的圆弧尺寸有所减小，根据相关资料中回弹值的要求，来进一步确定弯曲半径，其凸模的弯曲半径：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—弯曲件圆弧半径，（mm）；

σ—材料的屈服极限，（MPa）；

E—工件材料弹性模数，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圆弧半径则是R1=R+t，但通常情况下R1还要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合过紧，使工件在压弯过程中发生“拖动”现象，致使工件压弯不合格。

■

1.上模顶板；2.侧筋板；3.边立筋板；4.立筋板；5.圆钢

图1 上模

根据工件设计所要求的压弯圆弧半径不同，我们针对其设计制作了不同的压弯模具，其结构主要是由钢板组焊而成；每套模具的设计原理是一致的，但结构有所不同，主要不同之处就是上模的件5与下模的件1不同，这是根据圆弧的半径不同而定的，但实际生产中使用方法是一样的。结合车间的实际生产情况，我们共设计制作了六套模具：圆弧半径依次为R30（？准60）、R90（？准180）、R100（？准200）、R115（？准230）、R152.5（？准305），压弯模具设计制作的完成及在车间使用情况的效果，达到了预期目标。

2.2 压弯模具的具体使用方法

在实际的压弯过程中，将下模用螺栓或专用夹具固定在油压机固定机平台上，将上模用螺栓固定在油压机导向槽中，要使上模的圆钢中心线与下模半圆槽的中心线相吻合，然后将画好折弯线的工件放在下模的开口上，保证三者的中心线在同一条直线上，最后操纵油压机向下移动，将工件压弯成型。

3 结束语

随着新型的压弯模具的使用，压弯环节的效率得到了明显的提升，因在设计时已充分考虑了冷压后的反弹率，因此使压弯后的工件既保证了强度，又保证了尺寸符合图纸要求，压弯精度也得到了很好的保证，件一次压弯合格率达到99%以上，节省了人力物力和占用油压机的时间，为笔者所在厂的支架结构件批量生产的顺利进行奠定了基础。

参考文献：

[1]魏晋文.煤矿机电设备使用与维修[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王国法，史元伟，陈忠恕等.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

[3]周晓萍.液压支架结构优化与静力学分析[D].太原理工大学，2013.endprint

摘要： 在液压支架结构件制造中一直存在着压弯成型难、效率低下的难题。针对这一问题，并结合现场工作的实际，找出影响的关键因素，经过多次的现场试验，设计制作了该套模具，以满足压弯要求。

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.

关键词： 液压支架；热压弯；冷压弯；弯曲半径；压弯模具

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

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液压支架是煤矿综采工作面使用的重要设备，主要用于回采工作面的支护，为煤矿井下工人及设备提供了安全的工作空间，以保障井下作业人员的人身安全和各种设备的正常运转，确保现场生产的正常进行。液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的设备，它不仅能实现支撑、切顶，而且还能使支架前移和推动输送机，支护性能好、强度高、移设速度快安全可靠等优点，可以配合刮板输送机的浅截式采煤机，组成回采工作面的综合机械化设备，该设备具有增加产量、提高效率、降低成本、安全生产、减轻工人笨重体力等劳动性能。

1 液压支架结构件压弯存在的问题

液压支架的不断研发和生产，逐渐向低重量、高参数、大型化的方向不断发展，在满足液压支架强度的前提下，减轻支架重量，采用高强度钢材是最有效的途径。液压支架主要由承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体等五大部分组成，而其中的承载结构件包括顶梁、底座和掩护梁等都是由高强度的钢板通过组对焊接而成的，我们对外形复杂高强度钢板的压弯提出了更高的要求，70公斤以上级高强板的应用也越来越普遍，越来越频繁，如榆树湾煤矿ZY12000/27/58D液压支架很大程度上的结构件都是采用Q690钢板，这些高强板是调质钢硬度大、反弹率高，若采用热压弯方式压弯，虽然可以保证外形尺寸，压弯难度也较小，但不仅会费时费力，更重要的是一旦加热就相当于给高强板退火，会降低板材的强度，失去了利用高强板的意义；如果采用冷压弯，由于钢板弹性不好控制，成形尺寸很难保证，在某些部件中，还出现多弧弯板的工件，它的成型精度更为重要，尺寸不符合要求，将会给后续生产带来一定的困难，需返工而造成误工现象。

2 压弯模具的设计及使用

2.1 压弯模具的设计

针对液压支架压弯过程中存在的困难与问题，以往的压弯方式采用的是多次逐渐式挤压法，不易操作，一旦控制不好，就会产生压过的现象，就得在反向压，经过多次重复压制，工件内部就产生了细微裂纹而降低了工件强度；因工件成型差、压弯弧度不符合要求，而采取的修磨、重新压弯等修复方法，而造成工件压裂等现象。笔者在充分考虑冷压反弹的基础上有针对性的进行了一些试验，经过多次的试验，不断改进，根据不同厚度、不同材料的钢板反弹量不同的情况、及工件圆弧半径的不同设计了一系列压弯模具。

根据工件圆弧边部分在压弯后亦发生反弹问题，这就要求圆弧凸模和凹模的圆弧尺寸有所减小，根据相关资料中回弹值的要求，来进一步确定弯曲半径，其凸模的弯曲半径：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—弯曲件圆弧半径，（mm）；

σ—材料的屈服极限，（MPa）；

E—工件材料弹性模数，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圆弧半径则是R1=R+t，但通常情况下R1还要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合过紧，使工件在压弯过程中发生“拖动”现象，致使工件压弯不合格。

■

1.上模顶板；2.侧筋板；3.边立筋板；4.立筋板；5.圆钢

图1 上模

根据工件设计所要求的压弯圆弧半径不同，我们针对其设计制作了不同的压弯模具，其结构主要是由钢板组焊而成；每套模具的设计原理是一致的，但结构有所不同，主要不同之处就是上模的件5与下模的件1不同，这是根据圆弧的半径不同而定的，但实际生产中使用方法是一样的。结合车间的实际生产情况，我们共设计制作了六套模具：圆弧半径依次为R30（？准60）、R90（？准180）、R100（？准200）、R115（？准230）、R152.5（？准305），压弯模具设计制作的完成及在车间使用情况的效果，达到了预期目标。

2.2 压弯模具的具体使用方法

在实际的压弯过程中，将下模用螺栓或专用夹具固定在油压机固定机平台上，将上模用螺栓固定在油压机导向槽中，要使上模的圆钢中心线与下模半圆槽的中心线相吻合，然后将画好折弯线的工件放在下模的开口上，保证三者的中心线在同一条直线上，最后操纵油压机向下移动，将工件压弯成型。

3 结束语

随着新型的压弯模具的使用，压弯环节的效率得到了明显的提升，因在设计时已充分考虑了冷压后的反弹率，因此使压弯后的工件既保证了强度，又保证了尺寸符合图纸要求，压弯精度也得到了很好的保证，件一次压弯合格率达到99%以上，节省了人力物力和占用油压机的时间，为笔者所在厂的支架结构件批量生产的顺利进行奠定了基础。

参考文献：

[1]魏晋文.煤矿机电设备使用与维修[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王国法，史元伟，陈忠恕等.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

[3]周晓萍.液压支架结构优化与静力学分析[D].太原理工大学，2013.endprint

摘要： 在液压支架结构件制造中一直存在着压弯成型难、效率低下的难题。针对这一问题，并结合现场工作的实际，找出影响的关键因素，经过多次的现场试验，设计制作了该套模具，以满足压弯要求。

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.

关键词： 液压支架；热压弯；冷压弯；弯曲半径；压弯模具

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

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0053-02

0 引言

液压支架是煤矿综采工作面使用的重要设备，主要用于回采工作面的支护，为煤矿井下工人及设备提供了安全的工作空间，以保障井下作业人员的人身安全和各种设备的正常运转，确保现场生产的正常进行。液压支架是以高压液体作为动力，由液压元件与金属构件组成的一种用来支撑和管理顶板的设备，它不仅能实现支撑、切顶，而且还能使支架前移和推动输送机，支护性能好、强度高、移设速度快安全可靠等优点，可以配合刮板输送机的浅截式采煤机，组成回采工作面的综合机械化设备，该设备具有增加产量、提高效率、降低成本、安全生产、减轻工人笨重体力等劳动性能。

1 液压支架结构件压弯存在的问题

液压支架的不断研发和生产，逐渐向低重量、高参数、大型化的方向不断发展，在满足液压支架强度的前提下，减轻支架重量，采用高强度钢材是最有效的途径。液压支架主要由承载结构件、动力油缸、控制操纵元件、辅助装置和工作液体等五大部分组成，而其中的承载结构件包括顶梁、底座和掩护梁等都是由高强度的钢板通过组对焊接而成的，我们对外形复杂高强度钢板的压弯提出了更高的要求，70公斤以上级高强板的应用也越来越普遍，越来越频繁，如榆树湾煤矿ZY12000/27/58D液压支架很大程度上的结构件都是采用Q690钢板，这些高强板是调质钢硬度大、反弹率高，若采用热压弯方式压弯，虽然可以保证外形尺寸，压弯难度也较小，但不仅会费时费力，更重要的是一旦加热就相当于给高强板退火，会降低板材的强度，失去了利用高强板的意义；如果采用冷压弯，由于钢板弹性不好控制，成形尺寸很难保证，在某些部件中，还出现多弧弯板的工件，它的成型精度更为重要，尺寸不符合要求，将会给后续生产带来一定的困难，需返工而造成误工现象。

2 压弯模具的设计及使用

2.1 压弯模具的设计

针对液压支架压弯过程中存在的困难与问题，以往的压弯方式采用的是多次逐渐式挤压法，不易操作，一旦控制不好，就会产生压过的现象，就得在反向压，经过多次重复压制，工件内部就产生了细微裂纹而降低了工件强度；因工件成型差、压弯弧度不符合要求，而采取的修磨、重新压弯等修复方法，而造成工件压裂等现象。笔者在充分考虑冷压反弹的基础上有针对性的进行了一些试验，经过多次的试验，不断改进，根据不同厚度、不同材料的钢板反弹量不同的情况、及工件圆弧半径的不同设计了一系列压弯模具。

根据工件圆弧边部分在压弯后亦发生反弹问题，这就要求圆弧凸模和凹模的圆弧尺寸有所减小，根据相关资料中回弹值的要求，来进一步确定弯曲半径，其凸模的弯曲半径：

R=1/[1/r+3σ（Et）]

公式中，r—弯曲件圆弧半径，（mm）；

σ—材料的屈服极限，（MPa）；

E—工件材料弹性模数，（MPa）；

t—工件的厚度，（mm）。

凹模的圆弧半径则是R1=R+t，但通常情况下R1还要加0.3mm，以防止凸模和凹模配合过紧，使工件在压弯过程中发生“拖动”现象，致使工件压弯不合格。

■

1.上模顶板；2.侧筋板；3.边立筋板；4.立筋板；5.圆钢

图1 上模

根据工件设计所要求的压弯圆弧半径不同，我们针对其设计制作了不同的压弯模具，其结构主要是由钢板组焊而成；每套模具的设计原理是一致的，但结构有所不同，主要不同之处就是上模的件5与下模的件1不同，这是根据圆弧的半径不同而定的，但实际生产中使用方法是一样的。结合车间的实际生产情况，我们共设计制作了六套模具：圆弧半径依次为R30（？准60）、R90（？准180）、R100（？准200）、R115（？准230）、R152.5（？准305），压弯模具设计制作的完成及在车间使用情况的效果，达到了预期目标。

2.2 压弯模具的具体使用方法

在实际的压弯过程中，将下模用螺栓或专用夹具固定在油压机固定机平台上，将上模用螺栓固定在油压机导向槽中，要使上模的圆钢中心线与下模半圆槽的中心线相吻合，然后将画好折弯线的工件放在下模的开口上，保证三者的中心线在同一条直线上，最后操纵油压机向下移动，将工件压弯成型。

3 结束语

随着新型的压弯模具的使用，压弯环节的效率得到了明显的提升，因在设计时已充分考虑了冷压后的反弹率，因此使压弯后的工件既保证了强度，又保证了尺寸符合图纸要求，压弯精度也得到了很好的保证，件一次压弯合格率达到99%以上，节省了人力物力和占用油压机的时间，为笔者所在厂的支架结构件批量生产的顺利进行奠定了基础。

参考文献：

[1]魏晋文.煤矿机电设备使用与维修[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王国法，史元伟，陈忠恕等.液压支架技术[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

[3]周晓萍.液压支架结构优化与静力学分析[D].太原理工大学，2013.endprint