鉸鏈長(zhǎng)度三有多種規(guī)格，從400-1600mm不等，市場(chǎng)上一時(shí)購(gòu)買不到滿足需要的鉸鏈，構(gòu)成對(duì)生產(chǎn)的困擾。同時(shí)，在生產(chǎn)配電柜時(shí)所產(chǎn)生大量邊角料， 都按廢料處理。基于當(dāng)時(shí)狀況，提出利用邊角料生產(chǎn)鉸鏈。以下編制了鉸鏈生產(chǎn)工藝，并設(shè)計(jì)了一副級(jí)進(jìn)模，既滿足了配電柜對(duì)各種不同長(zhǎng)度的需要， 又降低了成本，取得了良好效果。圖1是我公司生產(chǎn)的配電柜產(chǎn)品配套的鉸鏈。

2 特型鉸鏈工藝分析

鉸鏈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度從400-1600mm不等，鉸鏈頁材料按現(xiàn)場(chǎng)邊角料分有2種：不銹鋼和低碳鋼。鉸鏈軸是φ5 mm的冷拉不銹鋼，鉸鏈頁上的安裝孔φ5 mm的位置根據(jù)配電柜的需要配做。鉸鏈頁工藝是鉸鏈的核心。圖2是鉸鏈頁的零件圖，鉸 鏈由2個(gè)鉸鏈頁組成，2個(gè)鉸鏈頁結(jié)構(gòu)在組合處的凸凹部分在長(zhǎng)度方向相差20mm 其他完全一致。因此可在鉸鏈頁加工完成后裁剪一節(jié)20 mm即可，或 在模具上設(shè)置活動(dòng)定位裝置。

2．1 工藝計(jì)算

展開長(zhǎng)度計(jì)算，根據(jù)公式 ：

L=L1+Rπβ/180 （1）

式中：R---中性層半徑，R= r+kt；r---內(nèi)徑，r= 2.55mm；k---中性層系數(shù)(按表1選取)； 材料 厚度，t=1．5 mm ——彎曲弧的圓心角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選 取β=296。，它與r/t 有關(guān)；Z ——直線部分長(zhǎng)度，f = 4.55mm。把參數(shù)代入公式，經(jīng)計(jì)算，f=22.4mm。

第2道預(yù)彎工序經(jīng)計(jì)算修正，彎形高度為16.5 mm，見圖3。


 

2．2 工藝要點(diǎn)

圖3是鉸鏈頁工藝排樣。

(1) β值的確定。在工藝計(jì)算展開長(zhǎng)度時(shí)， 值 一般不能按圖4(a)來確定。盡管考慮了中性層的位移，在實(shí)際生產(chǎn)過程中存在多種因素，如板料厚度公差、模具制造誤差、材料塑性變形而引起的伸長(zhǎng)等，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按圖4(b)確定，效果較好，能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

(2)第1次預(yù)彎工步。預(yù)彎存在最大問題是回彈，公式(2)給出了△a與a的關(guān)系，a小，△a必大，第1 次預(yù)彎工步a小，則回彈大。如果回彈控制不好，則 鉸鏈頁安裝孔出現(xiàn)圓度差。該孔出現(xiàn)圓度差，則鉸 鏈頁會(huì)存在2個(gè)問題：①裝配時(shí)鉸鏈軸裝不進(jìn)去；② 即使鉸鏈軸裝進(jìn)去，鉸鏈頁不能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。因此， 回彈是該工步控制重點(diǎn)。

第2次預(yù)彎是常見彎形，在此不討論。

一般彎曲件回彈計(jì)算公式：

△a=r（180°-a）（1/r凸-1/r）

式中： △a——彎曲角回彈量；a ——彎曲件的彎曲角 度；r 彎曲件的彎曲半徑； r凸——彎曲凸模半徑。 從公式(2)可以看出，當(dāng) r一定時(shí)， △a受到a和r凸 的影響。a 越小，△a越大； a 越大，△a越小。而第1次 預(yù)彎工步的彎曲角△a已確定，且較小，只有26°，那么 只有減小r凸，以控制△a。而r 減小，勢(shì)必影響鉸鏈內(nèi)孔圓度，從而影響鉸鏈質(zhì)量。另外，同彈計(jì)算還 可按公式 ：

△a=3σnρa/Et (3)

式中：σn ——材料的屈服強(qiáng)度；E——材料的彈性模 量；t——材料的厚度；ρ——中性層曲率半徑。 從公式(3)可知，改變中性層曲率半徑ρ，也可 以控制回彈量△a。因此，把第1次預(yù)彎工步設(shè)計(jì)成 圖5結(jié)構(gòu)，彎曲過程中發(fā)生塑性變形，使中性層有較大內(nèi)移，外層拉應(yīng)力增加，內(nèi)層壓應(yīng)力減少，從而減 少△a，達(dá)到控制鉸鏈頁安裝孔圓度的目的?？赏ㄟ^模具設(shè)計(jì)間隙約等于0.8倍材料厚度的方法，使材料受到擠壓變形，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)圓弧符合R2．5 mm要求。

(3)尺寸的確定。板料在彎曲過程中會(huì)出現(xiàn)圖 6所示現(xiàn)象，即彎曲內(nèi)層變寬，彎曲外層變窄。為了 保證鉸鏈裝配轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，在T藝設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)地把彎曲部分減小，缺口部分加大，如圖3所示，彎曲部分設(shè)計(jì)為20（-0.2-0） mm，缺口部分20（0-0.2） mm。模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮該因素，對(duì)其進(jìn)一步控制。

(4)鉸鏈頁上安裝孔 φ5.5mm的位置，不同規(guī)格其尺寸不同，根據(jù)配電柜的需要配做，所以，該孔另外安排工序加工。

3 模具設(shè)計(jì)

鉸鏈彎形模具有許多種，實(shí)踐應(yīng)用也較普遍。但多適應(yīng)于短型的鉸鏈，而對(duì)于長(zhǎng)型鉸鏈彎形模具很少見到。圖7是設(shè)計(jì)的鉸鏈級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)(排 樣圖已放大)，圖8(a)、(b)、(c)分別是第1次預(yù)彎、 第2次預(yù)彎和彎圓的凸、凹模與板料接觸狀態(tài)圖。 因工件有3個(gè)工步的彎曲特征，導(dǎo)料卸料板B的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成全程導(dǎo)料，而導(dǎo)料卸料板A的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成 非全程導(dǎo)料、卸料，同時(shí)可以避位。因此，該模具 導(dǎo)料卸料板A設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為50 mm；安裝到模具的入 料口(見圖7中的件9)。模具適用于普通壓力機(jī)；人 工送料或機(jī)械化自動(dòng)送料。鉸鏈頁內(nèi)孔尺寸精度 是工件的關(guān)鍵尺寸，是模具設(shè)計(jì)的核心。

沖壓過程：① 剪床裁料：把寬度不規(guī)則的邊角 料按需要的長(zhǎng)度挑選，剪裁成Lx45 mml② 第1 工 步：條料置于導(dǎo)料卸料板9和12之間，步距定位銷 10定位，沖槽，卸料；③第2工步：第1次預(yù)彎、沖槽， 彈性浮料銷浮料、卸料；④第3工步：第1次預(yù)彎、沖 槽、第2次預(yù)彎，彈性浮料銷浮料、卸料；⑤ 第4工 步：第1次預(yù)彎、沖槽、第2次預(yù)彎、彎圓，彈性浮料 銷浮料、卸料；⑥完成零件加工。

3．1 2個(gè)預(yù)彎工步凸、凹模的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述工藝分析，第1工步凸、凹模間隙小于 材料厚度，設(shè)計(jì)為Z=1.2mm；第2工步凸、凹模間隙 大于材料厚度，設(shè)計(jì)為Z=1.65 mm。

3．2 凸模設(shè)計(jì)

模具有4個(gè)凸模，沖孔凸模2、預(yù)彎凸模3、預(yù)彎 凸模4和彎圓凸模5是各凸模設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

(1)沖孔凸模2。沖孔凸模在設(shè)計(jì)時(shí)，按照排樣 上的尺寸(22.4±0.15)mm，模具相應(yīng)尺寸要較大，可 按(22.4+1.5)mm設(shè)計(jì)，避免因料寬度誤差而影響質(zhì) 量。其他尺寸可按一般模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)預(yù)彎凸模3和預(yù)彎凸模4。預(yù)彎凸模3和預(yù) 彎凸模4設(shè)計(jì)時(shí)，圓角半徑 是關(guān)鍵，預(yù)彎凸模3的 圓角半徑，按2.5 mm設(shè)計(jì)；預(yù)彎凸模4的圓角半徑r 按2.55mm設(shè)計(jì)。其目的是保證內(nèi)孔圓度。

(3)彎圓凸模5。彎圓凸模是模具的核心。沖 壓時(shí)，預(yù)彎工步2必然有回彈產(chǎn)生，對(duì)鉸鏈頁所用材 料不銹鋼和碳鋼分別從材料手冊(cè)查出 σn、E值，按照 公式(3)計(jì)算出回彈量△a分別6．2°和5．8°。彎圓凸 模設(shè)計(jì)成圖9所示。 β應(yīng)小于摩擦角， 應(yīng)保證回彈 零件正確彎形，如果過小，則會(huì)壓壞工件，應(yīng)參照回 彈量△a 和所確定的β 值計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果加一定修 正值，一般修正值可取3～5 mm。尺寸 R根據(jù)材料 厚度設(shè)計(jì)，以保證零件尺寸。

另外，應(yīng)注意一點(diǎn)就是預(yù)彎凸模3、預(yù)彎凸模4 和彎圓凸模5在圖9的垂直方向大于被彎曲零件尺 寸，一般在結(jié)構(gòu)空間允許的情況下，單向加大量取 0.5～ 2mm 。

3．3 凹模設(shè)計(jì)

(1)沖孔凹模設(shè)計(jì)。沖孔凹模按照一般沖孔凹 模設(shè)計(jì)即可，不再贅述。

(2)預(yù)彎凹模設(shè)計(jì)。考慮到凹模剛性，2個(gè)工步 的預(yù)彎凹模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，如圖10所示。預(yù)彎凹 模是鑲于沖孔凹模上，關(guān)鍵尺寸是(14．9+0．02)mm， 它應(yīng)同時(shí)保證2個(gè)工步預(yù)彎間隙。

3．4 導(dǎo)正銷、卸料板、彈性浮料銷設(shè)計(jì)

(1)導(dǎo)正銷。導(dǎo)正銷的功能是保證步距和對(duì)條 料導(dǎo)正定位。導(dǎo)正銷結(jié)構(gòu)如圖11(a)所示。如果因 模具制造產(chǎn)生誤差而使工件步距不合格時(shí)，可以修 其直徑D。

(2)彈性浮料銷。彈性浮料銷的功能是為送料 提供方便，同時(shí)可從彎形凹模中彈出條料，如圖9（b） 所示。上端面應(yīng)為圓角，以免劃傷工件表面。

(3)導(dǎo)料卸料板。導(dǎo)料卸料板的功能是卸料和 導(dǎo)向。模具采用雙向剛性卸料板，如圖9(c）所示。 厚度尺寸h應(yīng)保證條料送進(jìn)順暢，一般應(yīng)是預(yù)彎凹 模厚度加2～3倍工件厚度。

3．5 步距精度確定

根據(jù)資料介紹，多工位級(jí)進(jìn)模步距精度可按 經(jīng)驗(yàn)公式(4)計(jì)算。

δ=±ωk/2√3 (4)

式中： δ一級(jí)進(jìn)模步距對(duì)稱偏差值；ω — 工件沿條 料送進(jìn)方向最大輪廓基本尺寸(展開后)精度提高3 級(jí)后的實(shí)際公差值； n——模具設(shè)計(jì)的工位數(shù)；k-- 修正系數(shù)(見表2)。

在鉸鏈級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，ω=0．07 mm，n=5，k= 1.03。經(jīng)計(jì)算，δ=±0.02mm，實(shí)際取值±0.02mm，通 過修正定位銷直徑來保證，滿足生產(chǎn)需要。

4 結(jié)束語

特型鉸鏈工藝及其級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，是一次嘗試， 兩種材料的零件均試模一次成功，解決了生產(chǎn)中的 實(shí)際問題。該模具可生產(chǎn)多種不同長(zhǎng)度的鉸鏈，同 時(shí)積累了級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可為生產(chǎn)鉸鏈的同行提 供參考。