搭扣鉸鏈制造工藝改進與模具設計

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所示為兩種不同結構形式的搭扣鉸鏈，圖1型搭扣鉸鏈通常用落料、預彎、卷圓三道工序制作完成，圖2型搭扣鉸鏈通常用落料、兩道預彎、卷圓四道工序制作完成。但對于內孔精度要求高的特殊鉸鏈就很難達到要求，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，但內孔尺寸Φ30+0.1mm要求高。如果按常規工藝加工，鉸鏈內孔精度達不到要求，原因是鉸孔時鉆床精度不夠或定位時有誤差。現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，鉸鏈內孔尺寸Φ30+0.1mm，尺寸精度要求高，但用常規工藝很難達到要求。現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孔圓度較高，精度容易達到要求。它的成型工藝過程為：①落料如圖3所示；②一道預彎如圖4所示；③二道預彎如圖5所示；④套芯棒卷圓如圖6所示。其中一道預彎和二道預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到尺寸精度要求。但第一種預彎工藝中的二道預彎模具凹模用Φ30+0.1mm內圓弧定位，定位不夠準確，定位部分結構比較薄弱，且填料和取件均不方便。而第二種預彎工藝路線，從始至終都用Φ5mm外圓及相關平面定位，定位更可靠，各模具零件結構強度較好，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彎過程種的滑動，避免了定位不準的不利因素，且更容易填料及取件。因此本文采用第二種預彎工藝路線。

圖3

圖4

圖5

圖6

3 模具設計要點[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，接著就可以進行落料模具的設計了。由于制件內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合模結構，對落料模的設計在此就不過多的贅述。

3.2 預彎模設計

圖7 一道預彎模結構

圖8 二道預彎模結構

圖9 卷圓模結構

根據以上展開尺寸確定第一道預彎工序關鍵尺寸為45.28mm，只有保證了這一關鍵尺寸，才能給二道預彎及套芯棒卷圓提供可靠的定位基準，為此一道預彎、二道預彎均設計了彈壓及彈頂機構，一道預彎模、二道預彎模結構如圖7、8所示。二道預彎后制件如圖5b所示，套芯棒卷圓模具結構如圖9所示。落料制件和預彎制件放入各工序凹模時，定位各面不應有間隙，應確保凹模定位面與制件相關面成H7/f6配制。

由圖5b分析可知，由于二道預彎工序后制件端部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確性，故將二道預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順利成型的目的。

3.3 套芯棒卷圓模設計

為確保Φ30+0.1mm孔的精度需用套芯棒卷圓的模具結構。模具設計要點為：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彎制件，卷圓成型后順利退出；③預彎制件放入卷圓模內，定位要可靠同時需采用彈性壓料板壓緊；④凸模下行需定位準確，避免制件水平方向滑動，故采用彈性頂板機構；⑤芯棒需有保護和定位機構，模具結構如圖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彎成型制件放入凹模14內，緊靠凹模定位各面，接著把芯棒插入二道預彎制件及芯棒定位支架內。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。然后進行下一循環的卷圓成型。為調整卷圓尺寸精度，在調整凸模下壓沖程時，應采用彈性頂板結構，這一結構有利于避免凸模水平方向移動或竄動。

5 結語

根據搭扣鉸鏈采用的加工工藝設計制造的各模具動作靈活，結構合理，定位準確，制品質量穩定、合格率高，生產效果良好，產生了較大的經濟效益與社會效益。對于類似搭扣鉸鏈的制造具有較好的借鑒和推廣作用。

［1］中國模具設計大典編委會.中國模具設計大典［M］.南昌：江西科學技術出版社，2003.

［2］沖模設計手冊編寫組.沖模設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1999.

［3］中國模具工業協會經濟技術咨詢部.模具結構圖匯編［M］.廊坊：新興印刷廠，2000.