鏈環(huán)彎曲成型工藝分析與模具設(shè)計(jì)

田建忠

【摘 要】鏈環(huán)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用比較普遍，一般多用于需要加裝安全防護(hù)裝置的場(chǎng)合。由于鏈環(huán)的規(guī)格型號(hào)較多，使用單位通過向?qū)I(yè)生產(chǎn)廠家訂制，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且成本也會(huì)加大。本文針對(duì)鏈環(huán)的成型機(jī)理進(jìn)行了工藝分析，設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)單、高效的彎曲成型模具，解決了多品種、中小批量制造鏈環(huán)的工藝技術(shù)問題，滿足了產(chǎn)品的使用要求，對(duì)類似規(guī)格型號(hào)的鏈環(huán)成型具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】鏈環(huán)成型；工藝分析；模具設(shè)計(jì)

【Abstract】Application of links in the field of industrial manufacturing is relatively common， generally used for the need to install safety protection device applications. Due to links specifications more units used by custom to professional manufacturers， not only time-consuming， but the cost will also increase. This process according to the analysis of forming mechanism of chain， design a simple. Bending forming die efficient， solves the technical problems of many varieties， small batch manufacturing chain， the product meets the requirements， which has a certain reference value for similar types of forming links.

【Key words】Links forming； Technological analysis； Mould design

1 問題的提出

鏈環(huán)在工業(yè)制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，一般多用于需要加裝安全防護(hù)裝置的場(chǎng)合，重要部位使用時(shí)還要求組裝后的鏈環(huán)進(jìn)行拉力試驗(yàn)，滿足拉伸性能要求后方可投放使用。根據(jù)使用工況的不同特點(diǎn)，鏈環(huán)的規(guī)格型號(hào)較多，其外型尺寸、形狀結(jié)構(gòu)也各有差異，如果是使用在需要大批量應(yīng)用的場(chǎng)合，可以考慮采用向?qū)I(yè)生產(chǎn)廠家采購(gòu)訂制的方法來解決，而對(duì)于多品種、中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合，選擇專業(yè)廠訂制則不但費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且還會(huì)加大生產(chǎn)制造成本，為此根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)便、易行、高效的成型模具進(jìn)行制造，及時(shí)滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)多規(guī)格、中小批量的需求就顯得尤為必要。

2 鏈環(huán)成型機(jī)理分析

鏈環(huán)的規(guī)格型號(hào)很多，應(yīng)用場(chǎng)合也不盡相同。圖1所示的鏈環(huán)尺寸要求應(yīng)用于鐵路貨車某關(guān)鍵零部件的安全防護(hù)場(chǎng)合，要求成組鏈環(huán)的抗沖擊強(qiáng)度高，與零部件的聯(lián)接做到安全、牢固、可靠。該鏈環(huán)的材質(zhì)采用20鋼制造，根據(jù)使用性能要求，成型后的鏈環(huán)需組合串接在一起，接口處采用對(duì)接焊機(jī)高頻瞬間加熱后自動(dòng)焊接，焊接后進(jìn)行正火熱處理以消除焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而改善焊接接口處的機(jī)械性能，成型后的鏈環(huán)需經(jīng)噴砂處理后進(jìn)行拉力試驗(yàn)，滿足拉伸性能要求后方可投入使用。

根據(jù)圖1所示的鏈環(huán)尺寸要求分析，其成型工藝大致可分以下幾種方案來實(shí)現(xiàn)：

方案一：圓鋼校直→自動(dòng)送料→切斷→彎曲成型與組合套環(huán)自動(dòng)一次完成。

方案二：圓鋼切斷→彎曲一端→掉頭彎曲另一端→重復(fù)以上動(dòng)作將鏈環(huán)組合串接為一體。

方案三：圓鋼切斷→兩端一次彎曲成型→重復(fù)以上動(dòng)作將鏈環(huán)組合串接為一體。

綜合以上分析可以看出，方案一的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、適用于專業(yè)化大批量生產(chǎn)的場(chǎng)合，但需配置專用的鏈環(huán)彎曲成型機(jī)組，一次性投入的成本較大。方案二的優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但動(dòng)作繁鎖，生產(chǎn)效率不高。方案三的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、效率較高，特別適合多規(guī)格、中小批量的生產(chǎn)制造，本方案決定采用方案三進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)圖1 所示的鏈環(huán)尺寸要求繪制出鏈環(huán)組合串接后的三維效果圖見圖2所示[1]。

鏈環(huán)作為封閉型結(jié)構(gòu)，成型時(shí)的尺寸控制和脫模是制造工藝的關(guān)鍵所在，為了滿足工藝制造要求，可采用伸縮式模芯來滿足以上要求，同時(shí)為了確保成型后的鏈環(huán)尺寸不反彈，彎曲前對(duì)坯料進(jìn)行加熱及模具成型后實(shí)施保壓的措施來加以解決。

3 鏈環(huán)彎曲成型模結(jié)構(gòu)原理[2-3]

模具所用的設(shè)備選用100噸單柱校正壓裝液壓機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是使用安全、動(dòng)作平穩(wěn)。模柄1與設(shè)備上壓頭聯(lián)接在一起，底座8安裝在設(shè)備工作臺(tái)面上，上、下模調(diào)好位置后進(jìn)行緊固。當(dāng)壓力機(jī)活塊運(yùn)行到模具的下死點(diǎn)后可進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間的保壓，以防止鏈環(huán)尺寸的回彈，本模具采用鉸鏈?zhǔn)綕L輪結(jié)構(gòu)，一次沖程能夠完成整個(gè)工件的彎曲工作。

為確保彎曲成型的順利實(shí)現(xiàn)，延長(zhǎng)模具的使用壽命，彎制前需對(duì)毛坯棒料進(jìn)行加熱，選用高頻感應(yīng)局部瞬間加熱，可以滿足批量化生產(chǎn)的需要。加熱溫度為850～900℃，使金屬材料達(dá)到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，得到細(xì)密的珠光體組織，以改善鏈環(huán)成型后的機(jī)械性能，同時(shí)也便于成型和防止尺寸反彈。

工作時(shí)，先把切割、加熱后的棒料放在芯子7上，由定位角鐵17定位，然后調(diào)節(jié)推桿14至合適距離。推桿14分上下兩段，由正反螺桿連成一體，可十分方便地調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)距離。壓力機(jī)滑塊下降時(shí)，由于推桿14的作用力，使兩側(cè)轉(zhuǎn)板15沿固定支點(diǎn)同時(shí)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩滾輪18隨之運(yùn)動(dòng)，把棒料彎曲成形。當(dāng)壓力機(jī)滑塊上升時(shí)，固定在模柄上的筋板9帶動(dòng)擋板11撥動(dòng)杠桿4，使壓縮彈簧12受力壓縮，芯子7后退進(jìn)行卸料。當(dāng)擋板11與杠桿4位置脫開后，芯子7在壓縮彈簧12的作用下退回到原始位置，以便為第二次彎曲做好準(zhǔn)備。為使單個(gè)鏈環(huán)串聯(lián)在一起，芯子7中間開有槽口，在進(jìn)行彎制第二環(huán)時(shí)，先把已彎制好的鏈環(huán)放在芯子7的槽口中，然后把棒料放在芯子上進(jìn)行第二環(huán)彎曲。在彎曲過程中，棒料穿入第一環(huán)中彎成鏈環(huán)，這樣重復(fù)之工作直至所需鏈環(huán)數(shù)量。為克服彎曲后鏈環(huán)的回彈變形，芯子7的中間部分制成凹形。

芯子7和滾輪18作為鏈環(huán)成型時(shí)的關(guān)鍵件和易損件，工作時(shí)承受著較大的沖擊、摩擦。為提高其使用壽命，采用熱模具鋼Cr12MoV，熱處理硬度58HRC～62HRC[4]。當(dāng)鏈環(huán)尺寸形狀改變時(shí)，只需更換芯子7，調(diào)整轉(zhuǎn)板15的幾何尺寸位置即可滿足制造要求。

4 結(jié)論

鏈環(huán)彎曲成型模具的投入使用，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)工人的操作，解決了產(chǎn)品加工過程中一次成型的技術(shù)難題，與單工位成型方案相比，提高工效三倍以上，滿足了產(chǎn)品的質(zhì)量要求，具體來講有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）投資少、見效快。只需制作一套成型模具，配置一臺(tái)壓力機(jī)就可十分方便地組織生產(chǎn)。

（2）操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。對(duì)操作者的技術(shù)等級(jí)要求不高，模具的調(diào)整、維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，只要按照動(dòng)作要領(lǐng)進(jìn)行操作，就可十分便捷、有效、經(jīng)濟(jì)地解決了鏈環(huán)成型的技術(shù)難點(diǎn)。

（3）安全可靠、效率較高。采用油壓機(jī)和一次成型模具，可有效地保證模具的安全使用要求，對(duì)提高工作效率帶來益處。

（4）能夠滿足多規(guī)格、中小批量生產(chǎn)的需要，因此該解決方案具有推廣和應(yīng)用價(jià)值，對(duì)類似規(guī)格型號(hào)的鏈環(huán)成型工藝有一定的參考和借鑒作用。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]