朱 樹(shù)
(云南無(wú)線(xiàn)電有限公司模具分廠(chǎng),云南 昆明650000)
如圖1、2所示為兩種不同結(jié)構(gòu)形式的搭扣鉸鏈,圖1型搭扣鉸鏈通常用落料、預(yù)彎、卷圓三道工序制作完成,圖2型搭扣鉸鏈通常用落料、兩道預(yù)彎、卷圓四道工序制作完成。但對(duì)于內(nèi)孔精度要求高的特殊鉸鏈就很難達(dá)到要求,即使在成型后增加鉸孔工藝也很難保證其尺寸精度[1-2]。在此以圖2型搭扣鉸鏈為例進(jìn)行分析介析介紹,它是一種軍用物資儲(chǔ)備箱用搭扣鉸鏈,鉸鏈卷圓雖不長(zhǎng),但內(nèi)孔尺寸Φ30+0.1mm要求高。如果按常規(guī)工藝加工,鉸鏈內(nèi)孔精度達(dá)不到要求,原因是鉸孔時(shí)鉆床精度不夠或定位時(shí)有誤差?,F(xiàn)介紹一種類(lèi)似高精度搭扣鉸鏈的套芯棒卷圓的新工藝與模具。
圖1
圖2
如圖2所示搭扣鉸鏈,材料為2mm厚Q235板料,鉸鏈內(nèi)孔尺寸Φ30+0.1mm,尺寸精度要求高,但用常規(guī)工藝很難達(dá)到要求?,F(xiàn)采用套芯棒卷圓工藝加工搭扣鉸鏈,這種工藝方案加工的搭扣鉸鏈內(nèi)孔圓度較高,精度容易達(dá)到要求。它的成型工藝過(guò)程為:①落料如圖3所示;②一道預(yù)彎如圖4所示;③二道預(yù)彎如圖5所示;④套芯棒卷圓如圖6所示。其中一道預(yù)彎和二道預(yù)彎又可采用兩種不同的工藝路線(xiàn):圖4b、5b所示為第二種工藝路線(xiàn)。兩種工藝路線(xiàn)均能使卷圓后搭扣鉸鏈達(dá)到尺寸精度要求。但第一種預(yù)彎工藝中的二道預(yù)彎模具凹模用Φ30+0.1mm內(nèi)圓弧定位,定位不夠準(zhǔn)確,定位部分結(jié)構(gòu)比較薄弱,且填料和取件均不方便。而第二種預(yù)彎工藝路線(xiàn),從始至終都用Φ5mm外圓及相關(guān)平面定位,定位更可靠,各模具零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好,更可貴的是每一工序步驟均采用彈壓的壓料方式,有效的防止了工件在預(yù)彎過(guò)程種的滑動(dòng),避免了定位不準(zhǔn)的不利因素,且更容易填料及取件。因此本文采用第二種預(yù)彎工藝路線(xiàn)。
圖3
圖4
圖5
圖6
工件展開(kāi)尺寸計(jì)算公式為L(zhǎng)=L1+L2,分2步進(jìn)行。(1)彎曲23°直線(xiàn)兩邊及R0.5弧長(zhǎng)計(jì)算,計(jì)算公式為L(zhǎng)1=A+B+πα(R+Kt)/180°。如圖6可知A=33.38mm,B=11.49mm,α=23°,R=0.5mm,t=2mm,K取0.26。則L1=33.38+11.49+3.14×23(0.5+0.26×2/180=33.38+11.49+0.41=45.28mm。(2)卷圓及R0.5弧長(zhǎng)計(jì)算,計(jì)算公式為L(zhǎng)2=πα1(R1+K1t)/180°+πα2(R2+K2t)/180°。如 圖6可 知α1=320°,α2=68°,R1=1.5mm,R2=0.5mm,t=2mm,K1取0.34,K2取0.26。則L2=3.14×320(1.5+0.34×2)/180+3.14×68(0.5+0.26×2)/180=12.17+1.21=13.38mm。搭扣鉸鏈卷圓展開(kāi)尺寸L=L1+L2=45.28+13.38=58.7mm。
搭扣鉸鏈展開(kāi)長(zhǎng)度尺寸確定后,接著就可以進(jìn)行落料模具的設(shè)計(jì)了。由于制件內(nèi)孔與外形尺寸精度和形位精度要求高,故落料模采用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu),對(duì)落料模的設(shè)計(jì)在此就不過(guò)多的贅述。
圖7 一道預(yù)彎模結(jié)構(gòu)
圖8 二道預(yù)彎模結(jié)構(gòu)
圖9 卷圓模結(jié)構(gòu)
根據(jù)以上展開(kāi)尺寸確定第一道預(yù)彎工序關(guān)鍵尺寸為45.28mm,只有保證了這一關(guān)鍵尺寸,才能給二道預(yù)彎及套芯棒卷圓提供可靠的定位基準(zhǔn),為此一道預(yù)彎、二道預(yù)彎均設(shè)計(jì)了彈壓及彈頂機(jī)構(gòu),一道預(yù)彎模、二道預(yù)彎模結(jié)構(gòu)如圖7、8所示。二道預(yù)彎后制件如圖5b所示,套芯棒卷圓模具結(jié)構(gòu)如圖9所示。落料制件和預(yù)彎制件放入各工序凹模時(shí),定位各面不應(yīng)有間隙,應(yīng)確保凹模定位面與制件相關(guān)面成H7/f6配制。
由圖5b分析可知,由于二道預(yù)彎工序后制件端部80°部分的圓弧容易打滑、不易成型,同時(shí)也影響定位尺寸的準(zhǔn)確性,故將二道預(yù)彎模具凹模的圓弧中心向里偏移了0.4mm,同時(shí)采用彈壓的壓料方式,從而可以使局部擠壓實(shí)現(xiàn)順利成型的目的。
為確保Φ30+0.1mm孔的精度需用套芯棒卷圓的模具結(jié)構(gòu)。模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)為:①芯棒直徑是制件直徑的上限,即Φ3.1mm;②芯棒的動(dòng)作是卷圓前插入預(yù)彎制件,卷圓成型后順利退出;③預(yù)彎制件放入卷圓模內(nèi),定位要可靠同時(shí)需采用彈性壓料板壓緊;④凸模下行需定位準(zhǔn)確,避免制件水平方向滑動(dòng),故采用彈性頂板機(jī)構(gòu);⑤芯棒需有保護(hù)和定位機(jī)構(gòu),模具結(jié)構(gòu)如圖9所示。
模具工作過(guò)程是將二道預(yù)彎成型制件放入凹模14內(nèi),緊靠凹模定位各面,接著把芯棒插入二道預(yù)彎制件及芯棒定位支架內(nèi)。機(jī)床下行時(shí),壓料板11在彈簧9的作用下將制件壓緊。機(jī)床繼續(xù)下行,凹模14與凸模將制件壓彎成型。機(jī)床上行至安全位置后,用夾子取出制件,將芯棒17硬性拔出。然后進(jìn)行下一循環(huán)的卷圓成型。為調(diào)整卷圓尺寸精度,在調(diào)整凸模下壓沖程時(shí),應(yīng)采用彈性頂板結(jié)構(gòu),這一結(jié)構(gòu)有利于避免凸模水平方向移動(dòng)或竄動(dòng)。
根據(jù)搭扣鉸鏈采用的加工工藝設(shè)計(jì)制造的各模具動(dòng)作靈活,結(jié)構(gòu)合理,定位準(zhǔn)確,制品質(zhì)量穩(wěn)定、合格率高,生產(chǎn)效果良好,產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。對(duì)于類(lèi)似搭扣鉸鏈的制造具有較好的借鑒和推廣作用。
[1]中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì).中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典[M].南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003.
[2]沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.
[3]中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢(xún)部.模具結(jié)構(gòu)圖匯編[M].廊坊:新興印刷廠(chǎng),2000.