搭扣鉸鏈制造工藝改進(jìn)與模具設(shè)計

朱 樹

（云南無線電有限公司模具分廠，云南 昆明650000）

1 引言

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備箱用搭扣鉸鏈，鉸鏈卷圓雖不長，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，原因是鉸孔時鉆床精度不夠或定位時有誤差?，F(xiàn)介紹一種類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

2 工藝介紹

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。現(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：圖4b、5b所示為第二種工藝路線。兩種工藝路線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，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)彎過程種的滑動，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。

圖3

圖4

圖5

圖6

3 模具設(shè)計要點[3]

3.1 工件展開尺寸計算：

工件展開尺寸計算公式為L=L1+L2，分2步進(jìn)行。（1）彎曲23°直線兩邊及R0.5弧長計算，計算公式為L1=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弧長計算，計算公式為L2=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。搭扣鉸鏈卷圓展開尺寸L=L1+L2=45.28+13.38=58.7mm。

搭扣鉸鏈展開長度尺寸確定后，接著就可以進(jìn)行落料模具的設(shè)計了。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)，對落料模的設(shè)計在此就不過多的贅述。

3.2 預(yù)彎模設(shè)計

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)計了彈壓及彈頂機構(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，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，同時采用彈壓的壓料方式，從而可以使局部擠壓實現(xiàn)順利成型的目的。

3.3 套芯棒卷圓模設(shè)計

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)計要點為：①芯棒直徑是制件直徑的上限，即Φ3.1mm；②芯棒的動作是卷圓前插入預(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，故采用彈性頂板機構(gòu)；⑤芯棒需有保護(hù)和定位機構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)如圖9所示。

4 套芯棒卷圓模具工作過程

模具工作過程是將二道預(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)。機床下行時，壓料板11在彈簧9的作用下將制件壓緊。機床繼續(xù)下行，凹模14與凸模將制件壓彎成型。機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，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或竄動。

5 結(jié)語

根據(jù)搭扣鉸鏈采用的加工工藝設(shè)計制造的各模具動作靈活，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)效益與社會效益。對于類似搭扣鉸鏈的制造具有較好的借鑒和推廣作用。

［1］中國模具設(shè)計大典編委會.中國模具設(shè)計大典［M］.南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

［2］沖模設(shè)計手冊編寫組.沖模設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1999.

［3］中國模具工業(yè)協(xié)會經(jīng)濟(jì)技術(shù)咨詢部.模具結(jié)構(gòu)圖匯編［M］.廊坊：新興印刷廠，2000.