鏈輪精沖工藝及模具設計

何志興

摘 要：根據鏈輪的材料、精度、形狀和結構，對鏈輪沖壓工藝及有關計算進行了分析，全面、系統地介紹了模具的結構、設計過程及有關操作要點，以期為相關單位提供參考。

關鍵詞：鏈輪；機械設備；生產效率；機械裝配質量

中圖分類號：TH132.45 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.099

鏈輪是機械常用的重要驅動零件之一，其加工質量直接影響著機械的裝配調整質量、運行狀況和使用壽命。為了保證鏈輪的加工質量，提高其運行效率和機械裝配質量，本文結合筆者的工作經驗，制定了一套鏈輪沖壓工藝，較為全面、系統地設計了各工序的模具結構圖，包括落料、沖孔、翻孔、沖齒、整形、倒角等工序。下面對鏈輪沖壓工藝、模具結構設計、工作原理和操作要點進行簡要介紹。

1 產品結構

鏈輪產品如圖1所示。鏈輪材料為20鋼，齒數為19，節距為12.7 mm，滾柱直徑為8.5 mm，可實現大批量生產。

圖1 19齒鏈輪

2 沖壓工藝及有關計算

由圖1可知，這是一個典型的沖壓件產品，零件材料為20鋼，適合沖壓。對于零件精度而言，只在中心孔標注有公差，查表可知其為IT13級，沒有其他特殊的精度要求，可按IT14級精度處理。齒形是主要的加工部分，為了保證零件的質量，應按IT9級精度處理，且分度圓與中心孔應同心。在零件形狀方面，外齒形用沖裁的方法加工，中心采用翻孔的方法加工。翻孔，前底孔的孔徑計算式如下：

d=D-2（H-0.43r-0.72t）. （1）

式（1）中：d為翻孔前底孔的孔徑；D為翻孔后孔徑（按中線計算）；H為翻孔高度；r為翻孔根部半徑；t為材料厚度。

將相關數據代入式（1），可得d=10.68 mm。翻孔時，應注意孔口邊緣不被拉裂。如果翻孔系數大于允許的極限翻孔系數，則會拉裂孔口邊緣。翻孔系數的計算公式為：

K=d/D. （2）

式（2）中：d為翻孔前底孔的孔徑；D為翻孔后孔徑（按中線計算）。

將相關數據代入式（2），可得K=0.47.查有關手冊得知，用球形凸模沖底孔時，允許的極限翻孔系數為0.42.因此，實際翻孔系數超過了允許的極限翻孔系數，零件中心孔可用翻孔的方法一次成形。經過綜合考慮，零件的沖壓工序為落料、沖孔、翻孔、工序沖齒、工序整形、倒角。

3 鏈輪落料和沖孔級進模

本工序主要完成落料、沖中心孔。外圓尺寸為產品的外圓尺寸+搭邊，中心孔為翻孔前底孔的孔徑。本模具采用條料，沖掉工件間的搭邊后自動擋料，生產效率較高。凹模應用整體鑲拼結構，有效降低了模具的成本。模具運行時，操作者可將條料送入卸料板中的導料槽，從而使條料保持直線運動。具體操作流程為：操作者壓入第一初始擋料銷，定位擋料，并松開初始擋料銷，上模下行，沖出中心孔，沖出的廢料在凹模孔內推出；上模上行，卸料板將箍在凸模上的條料刮下；繼續送料，操作者壓入第二初始擋料銷，定位擋料，松開初始擋料銷，上模下行，導正銷插入中心孔內，進行導正精定位，保證產品中心孔與外圓的同心度；落料、沖中心孔，落料件與中心孔廢料從各自的凹模孔中推下；上模上行卸料、送料，擋料桿擋料定位，保證沖裁節距，上模下行，導正，落料，沖中心孔，切斷工件間的搭邊，落料件與中心孔廢料從各自的凹模孔中推下；上模上行卸料。正常運行時，在第一位置沖中心孔，第二位置導正落料，第三位置擋料、切斷工件間的搭邊。

4 鏈輪翻孔模

本工序主要完成中心孔的翻邊。模具結構如圖2所示。具體操作流程為：操作者將工件送入模具內，將中心孔套在凸模上定位，上模下行，壓料板在彈頂器彈簧力作用下將工件壓緊，凸模與凹模作用于工件；成形后，壓料板將產品從凸模上刮下來。如果產品黏在凹模上，則可通過打料機構將產品打下。

5 鏈輪沖齒模

本工序主要完成沖齒工作，利用中心孔定位，可保證中心孔與齒形同心。模具采用中間導柱滑動導向模架，倒裝結構，上出件，廢料切刀切斷廢料。為了便于調整模具間隙，模具凸、凹模上應用了銷套結構。模具結構如圖3所示。

模具運行時，將工序件中心孔套在定位柱上定位，上模下行，沖裁，沖裁后的廢料壓向廢料切刀切斷，并在凸模座斜面的作用下裂開；工件隨著上模上行，至上死點時，壓力機上的打料橫桿推動模具上的打料機構，將卡在凹模內的工件推出。

—模柄；16—打料帽

6 整形倒角模

本工序主要完成齒尖倒角、內孔和齒圈的整形，模具結構如圖4所示。模具運行時，操作者將工件中心孔套在芯棒上定位，上模下行，完成倒角和整形，并通過頂料套、頂銷、彈頂板壓縮彈簧；上模上行，彈簧彈力通過彈頂板、頂銷和頂料套將產品頂起，操作者取出產品，模具進入下一個工作循環。

7 結束語

綜上所述，本文主要討論了鏈輪沖壓工藝和模具結構的設計，主要內容包括沖壓工藝的有關計算、模具材料的選擇和成形工藝。實踐證明，該工藝方案的生產效率較高，參數可滿足國家標準和相關圖紙規定的要求，加工出的模具結構簡單實用、操作方便、安全性高、可靠性高，這對提高模具質量和機械裝配質量有一定的參考價值。

參考文獻

[1]張咸華.鏈輪的沖壓工藝及模具設計[J].平原大學學報，2006（02）.

[2]馬書娟.沖壓級進模設計[J].科學時代，2013（06）.

〔編輯：張思楠〕