帶凸緣空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

文根保，文 莉，史 文

（1.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽(yáng) 441000；2.澳大利亞悉尼大學(xué)）

1 引言

鉚釘?shù)姆N類很多，按照用途分有：空心、實(shí)心、半空心、抽芯和擊芯等，廣泛應(yīng)用于從航天航空到辦公機(jī)器、電子產(chǎn)品以及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)設(shè)備等，鉚釘可以是連接件、保護(hù)件和裝飾件。空心鉚釘?shù)膽?yīng)用也十分廣泛，通常用于服飾、鞋類等行業(yè)，還應(yīng)用在密碼箱，旅行箱和軍用箱包上面。空心鉚釘是應(yīng)用在金屬材料和非金屬材料制成的零件型孔之間的鉚接，一般在空心鉚釘?shù)男涂字杏么├K帶的方法來(lái)調(diào)整各種鞋子和服飾的松緊程度。在覆蓋各種艦艇炮位、火炮、導(dǎo)彈的罩衣和行軍、旅游帳蓬上鉚接的空心鉚釘，以便保護(hù)好這些設(shè)備。頭盔外殼上以空心鉚釘鉚接的型孔，是用于透氣。因此，需要用空心鉚釘鉚接制品之間型孔來(lái)進(jìn)行包裹，目的是為了防止針織產(chǎn)品上的型孔被撕裂。空心鉚釘重量輕，釘頭弱，用于隨載荷不大的非金屬材料的鉚接場(chǎng)合。空心鉚釘一般是采用鋁或黃銅或紫銅薄板料，經(jīng)過(guò)多次連續(xù)拉伸成為帶凸緣形式的空心鉚釘，在切除底部鉚蓋后再經(jīng)鉚接而成。

2 帶凸緣形式空心鉚釘與材料

帶凸緣形式的空心鉚釘，如圖1a所示。由于帶凸緣形式空心鉚釘是在平板黃銅坯料上，通過(guò)多次連續(xù)拉伸而成形的[1]。材料：H62 板材，厚度：t=0.5mm，根據(jù) 圖1a 所 示，d=5.6mm、D=4.6mm、h=8.1mm、R=0.6mm。

圖1 帶凸緣形式的空心鉚釘

3 帶凸緣形式空心鉚釘成形工藝

帶凸緣形式空心鉚釘連續(xù)拉伸成形工藝，主要包括有成形各參數(shù)的計(jì)算和帶凸緣形式空心鉚釘連續(xù)拉伸的排樣。

3.1 帶凸緣形式空心鉚釘成形參數(shù)的計(jì)算

帶凸緣形式空心鉚釘成形工藝尺寸的計(jì)算，包括由坯料展開尺寸d0、坯料寬度B、總拉伸系數(shù)M、步距P、拉伸工步高度HX、每次拉伸時(shí)的空心鉚釘筒形直徑DX、凸緣處圓角半徑RY、筒底處圓角半徑RX 和選取修邊余量δ。

（1）設(shè)放修邊余量δ為1.5mm，凸緣直徑dfmm 的計(jì)算。帶凸緣形式連續(xù)拉伸的空心鉚釘參數(shù)，如圖1b所示。（包含首次工序在內(nèi)的總拉伸系數(shù)），取7 次。d1為4.6mm，實(shí)際總拉伸為10次。設(shè)m2=m3=m4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0.9。各次拉伸空心鉚釘?shù)睦熘睆健⑼埂寄A角半徑拉伸深度，如表1所示。

表1 各次拉伸空心鉚釘?shù)睦熘睆健⑼埂寄A角半徑和拉伸深度

通過(guò)以下公式，可計(jì)算各次拉伸展開直徑dfn及相應(yīng)面積Fn及深度hxn。其中：

3.2 空心鉚釘?shù)呐艠?/h3>

空心鉚釘連續(xù)拉伸的排樣，如圖2 所示。根據(jù)表1 所示各次拉伸空心鉚釘?shù)睦熘睆胶屠焐疃燃巴埂寄A角半徑，繪制出空心鉚釘連續(xù)拉伸的排樣圖[3]，如圖2所示。

圖2 空心鉚釘連續(xù)拉伸的排樣

4 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模，由模架和工作部分組成。

4.1 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模的模架

（1）級(jí)進(jìn)模的模架。由上模部分、下模部分和導(dǎo)向、限位構(gòu)件組成，如圖3所示。

a.上模部分。由卸料板5、上安裝板6、上墊板7和上模座8用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷連接成整體，在上模座8安裝有模柄13。

b.下模部分。由下模座1、下墊板2、下安裝板3和墊板4用內(nèi)六角螺釘和圓柱銷連接成整體。

c.上下模運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和限位。上下模運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向是靠二處的導(dǎo)套17和導(dǎo)柱18來(lái)保證，二處限位器19可限制上下模運(yùn)動(dòng)的位置，以保護(hù)模具的工作部位。

（2）級(jí)進(jìn)模在沖床上的安裝。空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)，如圖3所示。級(jí)進(jìn)模上模以模柄13安裝在沖床模柄孔內(nèi)，以壓板用T形螺釘和螺母將上模座8固定在沖床上工作臺(tái)上。以壓板用T形螺釘和螺母將下模座1固定在沖床下工作臺(tái)上。

（3）級(jí)進(jìn)模帶料的導(dǎo)向。導(dǎo)料板16 上開有導(dǎo)向槽，可以保證帶料推進(jìn)時(shí)導(dǎo)向，帶料的送料可以采用自動(dòng)送料設(shè)備。

4.2 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模的工作部分

空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模的工作部分，包括有拉伸工步、沖孔工步、整形工步、切邊工步的凸、凹模和卸料部分，所有的凸、凹模硬度為58～62HRC。

（1）空心鉚釘連續(xù)拉伸凸、凹模。工步①～⑩為拉伸階段，由①～⑩之間的拉伸凸模14與拉伸凹模21之間的運(yùn)動(dòng)，完成空心鉚釘連續(xù)拉伸。

1.下模座 2.下墊板 3.下安裝板 4.墊板 5.卸料板 6.上安裝板 7.上墊板 8.上模座 9.定位器10.切邊凸模 11.整形凸模 12.沖孔凸模 13.模柄 14.拉伸凸模 15、21.拉伸凹模 16.導(dǎo)料板17.導(dǎo)套 18.導(dǎo)柱 19.限位器 20.內(nèi)六角螺釘 22.頂桿 23.緩沖器墊板 24.緩沖器（橡皮）25.沖孔凹模 26.沖孔凹模套 27.切邊凹模 28.整形凹模 29.定位器凹模 30.圓柱銷 31.卸料螺釘

（2）空心鉚釘沖孔凸、凹模。工步?為沖孔，空心鉚釘?shù)臎_孔由沖孔凸模12 與沖孔凹模25、沖孔凹模套26之間的運(yùn)動(dòng)完成。沖孔后切斷的鉚蓋，可以從沖孔凹模25、沖孔凹模套26、下模座1和下墊板2的排屑孔排出。

（3）空心鉚釘整形凸、凹模。工步?為整形，空心鉚釘?shù)恼斡烧瓮鼓?1 與整形凹模28 之間的運(yùn)動(dòng)完成。

（4）空位工步的設(shè)置。為了防止空心鉚釘連續(xù)拉伸尺寸不到位或拉伸形狀不符合圖紙要求，設(shè)置了一個(gè)空位工步，以便根據(jù)空心鉚釘加工的質(zhì)量增加拉伸或整形工步。

（5）空心鉚釘切邊凸、凹模。空心鉚釘?shù)那羞呌汕羞呁鼓?0與切邊凹模27之間的運(yùn)動(dòng)完成。

（6）空心鉚釘連續(xù)拉伸步距的定位。空心鉚釘送料跳步的步距18±0.01mm，由定位器9 和定位器凹模29保證。

4.3 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模的送料

空心鉚釘拉伸用帶料，是從導(dǎo)料板16的導(dǎo)料槽中送入，可以使用自動(dòng)送料設(shè)備，也可以手工送料。

4.4 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模頂料機(jī)構(gòu)

上模部分下移時(shí)，通過(guò)①～⑩工步拉伸凹模21中的頂桿22 的作用，使得緩沖器墊板23 壓縮用橡皮制成的緩沖器24，可實(shí)現(xiàn)空心鉚釘?shù)亩喙げ降睦臁？招你T釘通過(guò)拉伸、整形、沖孔和切邊工步之后，拉伸的帶料和切邊之后的空心鉚釘都卡在凹模型孔中。上模部分上升后，頂桿22在緩沖器24回彈力的作用下，頂桿22可將空心鉚釘與帶料頂出凹模型孔。

空心鉚釘連續(xù)拉伸，通過(guò)①～⑩共10工步的連續(xù)拉伸，?工步?jīng)_孔，?工步整形，最后工步切邊后，加工成空心鉚釘，通過(guò)鉚接工序，即可加工成鉚眼。

5 空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模工作件的尺寸

空心鉚釘拉伸的形狀和尺寸，全依靠著拉伸、沖孔、校形和切邊凸、凹的直徑、轉(zhuǎn)接半徑和凸模高度的尺寸及表面粗糙度。只要其中某項(xiàng)參數(shù)與實(shí)際加工過(guò)程不符，不是造成拉伸破裂，就是拉伸的形狀和尺寸與圖紙要求不符。

5.1 空心鉚釘拉伸凸、凹模及其參數(shù)

空心鉚釘拉伸質(zhì)量主要依靠拉伸凸、凹模的形狀與參數(shù)，空心鉚釘拉伸凸、凹模，如圖4所示。空心鉚釘拉伸凸、凹模參數(shù)，如表2所示。

圖4 空心鉚釘拉伸凸凹模

表2 空心鉚釘拉伸凸、凹模參數(shù)

5.2 空心鉚釘級(jí)進(jìn)模沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模

空心鉚釘級(jí)進(jìn)模除具有10個(gè)工步拉伸凸、凹模之外，還具有沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模。

（1）空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模圖。空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模形狀、尺寸和粗糙度，如圖5所示。

（2）空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模特點(diǎn)。該4處工步的凸、凹模是繼拉伸工步之后的重要工步，缺一不可。

a.空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的沖孔凸、凹模特點(diǎn)。如圖5a所示，由于空心鉚釘?shù)谋诤駜H為0.5mm，底部鉚蓋的切除如放在切邊之后進(jìn)行，不管是采用那一種機(jī)械加工都會(huì)使空心鉚釘被砸扁。不被砸扁只能采用線切割或激光切割，這2種加工方法一是成本高，二是效率低。而采用沖孔是利用凸、凹模的沖裁間隙完成，沖孔工步與拉伸工步是同時(shí)進(jìn)行，效率高而成本低。

b.空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的整形凸、凹模特點(diǎn)。如圖5b所示，空心鉚釘沖孔之后，特別是凸、凹模刃口鈍后會(huì)出現(xiàn)沖裁毛刺和擴(kuò)縮口的現(xiàn)象，為此需要進(jìn)行整形。

c.空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的切邊凸、凹模特點(diǎn)。如圖5c所示，空心鉚釘進(jìn)行連續(xù)拉伸、沖孔和整形之后，其形狀和尺寸都已經(jīng)符合圖紙要求了，只需要將空心鉚釘?shù)耐咕墢膸Я仙锨懈罹涂梢粤恕?/p>

d.空心鉚釘級(jí)進(jìn)模的定位器和定位器凹模特點(diǎn)：如圖5d所示，定位器和定位器凹模是保證級(jí)進(jìn)模的18±0.005mm步距。帶料開始加工是依靠手工送料或自動(dòng)送料器，之后才是靠定位器和定位器凹模保證送料步距。

圖5 空心鉚釘拉伸、沖孔、整形、切邊凸凹模和定位器及、定位器凹模

空心鉚釘連續(xù)拉伸級(jí)進(jìn)模具有多次連續(xù)拉伸、沖孔、整形、切邊、空位和跳步限位的工步，還具有以下料器、頂桿和卸料機(jī)構(gòu)，以及排出廢料與頂出空心鉚釘和帶料的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了該拉伸級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)是完善的。

6 結(jié)束語(yǔ)

由于空心鉚釘級(jí)進(jìn)模設(shè)置了10個(gè)拉伸工步，之后又設(shè)置了沖孔、整形、切邊凸、凹模和定位器及定位器凹模限位步距的工步，才使得帶凸緣空心鉚釘能夠從黃銅薄板逐漸拉伸成圖紙要求的制件。該模具的結(jié)構(gòu)對(duì)類似的帶凸緣圓筒形連續(xù)拉伸制件和需要切割底蓋的空心鉚釘具有指導(dǎo)性作用。