萬向吊環(huán)壓彎件加工工藝優(yōu)化研究

文/張來星，秦威，張科·山東神力索具有限公司

萬向吊環(huán)，又稱作萬向旋轉(zhuǎn)吊點，廣泛應(yīng)用于大型裝備、航空器材、風(fēng)機發(fā)電等場合的吊裝作業(yè)；此產(chǎn)品為我公司新產(chǎn)品的定型產(chǎn)品，共計15個規(guī)格，開發(fā)一年以來，由于加工成形過程中存在加工誤差，裝配后的成品經(jīng)常出現(xiàn)彈簧彈力不一致的情況：間隙過小時，彈簧彈力過大，大吊環(huán)轉(zhuǎn)動不暢；間隙過大時，彈簧彈力太小，吊環(huán)自由滑落，給吊裝過程帶來不便。

產(chǎn)品零部件及產(chǎn)品情況描述

產(chǎn)品形狀如圖1所示，萬向吊環(huán)使用時，將螺栓固定在有內(nèi)螺紋的起吊基座上，起吊基座有兩個功能：吊環(huán)于XY平面內(nèi)在0°～90°任意調(diào)節(jié)起吊角度，且在彈簧力的作用下在任意角度都保持不滑落。產(chǎn)品底座可以繞螺栓軸向360°自由轉(zhuǎn)動，吊環(huán)可以繞底座轉(zhuǎn)動；從而實現(xiàn)在3維空間內(nèi)，任意角度輕松完成吊裝作業(yè)需求。

圖1 產(chǎn)品形狀

產(chǎn)品情況描述

根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗，吊環(huán)、螺栓、軸套1、軸套2、彈簧片加工精度都不存在問題，只有底座是鍛壓后需要經(jīng)過二次壓彎成形，成形時，需將吊環(huán)套在底座里面。我們經(jīng)過分析，主要問題集中在底座壓彎件上面，普通的壓彎工裝如圖2所示。傳統(tǒng)雙滾輪結(jié)構(gòu)，壓彎后有張口，需要在有平面的地方合口后鐓平壓緊，這種成形方法本身沒有問題，但是對于這種產(chǎn)品，壓彎后的空間尺寸是與彈簧片配合的重要尺寸，每個壓彎的零件尺寸必須保持一致性。然而用這種方式，由于底座收縮率、厚度的不同，壓彎后的尺寸都不一樣。

圖2 普通的壓彎工裝

壓彎后，還需要加工配合軸套1、軸套2的通孔，原工裝鉆孔基準如圖3所示，眾所周知圖中影響彈簧彈力是否均勻的直接因素為A尺寸的大小。改進前采用的是傳統(tǒng)的邊線到距離控制鉆孔的位置。底座沿箭頭方向靠頂端定位，以保證D尺寸。由此種方法得到的A尺寸大小完全受C和B尺寸的影響。B和C尺寸的變化能否控制好，會成為彈簧彈力是否均勻一致的關(guān)鍵。

圖3 原工裝鉆孔基準

接下來我們來看B和C的變化情況：B受模具老化和切邊模具老化因素變化較小。C尺寸為底座壓彎后得到，底座較長收縮量不一致，鍛壓得到的毛坯厚度不一致導(dǎo)致壓彎后C尺寸變化較大，壓彎過程存在不一致性，從而導(dǎo)致彈簧A處空間忽大忽小，不便受控。

新加工工藝優(yōu)化方案

針對以上問題，我們重新研究，打破常規(guī)思路，從壓彎成形和鉆孔定位兩個方面逐一突破。

壓彎工藝工裝優(yōu)化

為了得到較一致的壓彎后產(chǎn)品形狀，我們重新設(shè)計工裝，這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率都會提高，外觀一致性有保證，可以降低工人勞動強度，原理圖見圖4、圖5。

第一步，壓彎如圖4所示，我們采取用沖床拉伸，直接把吊環(huán)和底座放一塊，吊環(huán)內(nèi)孔穿入壓桿，上沖頭下壓壓桿，壓桿帶動吊環(huán)向下運動拉動底座，在拉伸模腔的作用下，底座兩邊向中間合口成形，吊環(huán)底部被拉成橢圓形。

圖4 壓彎工藝

第二步，由于底座在拉伸成形過程中，與吊環(huán)接觸的底部受力較大，產(chǎn)生變形較大的橢圓形，需要二次校正，將橢圓校正為圓形。如圖5所示，我們設(shè)計了校正工裝。

圖5 校正工裝

壓彎后鉆孔工藝工裝優(yōu)化

鉆孔工裝主要是對定位基準的重新定義，優(yōu)化原理圖如圖2所示，鉆孔大小和螺栓直徑為目前我們可控的尺寸，在此處不予考慮其公差。我們可以在工裝底板上裝配兩個限位塊，以吊環(huán)肩部為定位基準，底座沿箭頭方向，在液壓缸預(yù)緊力作用下，直到吊環(huán)與限位塊接觸，調(diào)整限位塊與鉆頭的中心距離到圖紙尺寸，就可以得到一致性的圖3中A的尺寸，避免了吊環(huán)、底座壓彎、底座鉆孔疊加的加工誤差，以此來保證彈簧彈力相同（圖6），并且具有可調(diào)節(jié)性，得到了合格的產(chǎn)品，圖7所示。

圖6 改進后的工裝

圖7 合格的產(chǎn)品

結(jié)束語

本文目的是為了解決產(chǎn)品底座壓彎后形狀不一、尺寸不一，導(dǎo)致彈簧對吊環(huán)彈力的不一致性的問題。從理論層面，確定了模塊化生產(chǎn)的思路，把產(chǎn)品當(dāng)作一個模塊，只考慮產(chǎn)品與其他件配合的主要尺寸保持一致，其他內(nèi)部配合尺寸，采用單件匹配的原則使用專用定位工裝，使得內(nèi)部尺寸不全一致的批產(chǎn)品，在使用中需要轉(zhuǎn)動吊環(huán)時所需力的大小相同。通過對改進后的工裝做驗證和產(chǎn)品生產(chǎn)的批量使用。產(chǎn)品彈簧彈性得到控制，壓彎工裝改進后壓彎件質(zhì)量得到改進，采用單件匹配的基準定位鉆孔位置，保證了彈簧片的壓縮距離一致性，有效的解決了彈簧彈力不一致的問題，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一次下線合格率。