手表主夹板精冲孔模具结构改进

赵鲁燕 桂林电子科技大学职业技术学院，广西 北海 536000

手表主夹板精冲孔模具结构改进

赵鲁燕 桂林电子科技大学职业技术学院，广西 北海 536000

针对手表主夹板精冲孔模结构进行改进，并对凸模固定板中少数坐标位置度超差孔进行精度修正，提高了手表主夹板精冲孔模具的冲孔坐标位置度精度及工作稳定性。

坐标位置度；精冲孔；精度修正

引言

机械手表生产属高技术、高精度的仪表生产行业，机械手表结构复杂，与其他生产性行业相比具有生产周期长、加工难度大、精度高等特点。特别是手表主夹板，其作用相当于一台复杂机器基座，在所有手表零部件中加工工艺最复杂、加工难度最大。除表壳和表带外，几乎所有零手表部件均安装在主夹板上。

通常，机械手表主夹板有37个孔，其中有16个孔坐标位置度为φ0.016 mm、10个孔坐标位置度为φ0.02 mm、2个孔坐标位置度为φ0.06 mm，冲孔后各孔出刀口不允许有毛刺。为保证孔系统坐标位置精度，一般选择一次精冲完成。但由于生产主夹板板料材质不均，粗冲孔工序中某些孔位置度超差，致使精冲孔工序加工余量不足，此外所用模具结构存在的缺陷加剧了精冲孔坐标位置度波动。主夹板精冲孔后，多数孔坐标位置度往往达不到工艺图纸规定的技术要求，严重影响机械手表走时精度和走时延续性，成为长期制约手表质量提高的技术瓶颈。

1 主夹板结构分析

实际生产中，造成主夹板精冲孔各孔系统坐标位置度超差的主要原因是粗冲孔模具和精冲孔模具结构缺陷。长期以来，国内各类机械手表主夹板生产中，粗冲孔模和精冲孔模常采用苏联结构（简称苏式结构）模具。该模具凸模为护套式凸模，凹模为组合式凹模，凹模为圆筒凹模压入凹模座而成。苏式结构模具具有凸模刚度好、凸凹模易更换、便于维修等特点，特别适合冲制孔径小、孔深长的细长孔。但在冲制手表主夹板坐标位置度要求高的工件孔时，常存在以下缺陷：

1）护套与凸模之间采用间隙配合，冲孔时凸模在护套内会有晃动，冲裁位置度要求很高的孔时，易造成所冲孔坐标位置度波动大；

2）凸模直身部分较长，冲孔时易弯曲、刚度差。若粗冲孔加工孔坐标位置度不理想或坐标超差时，易造成精冲孔预留量不足，加之板料材质分布不均，易使精冲孔坐标位置度超差严重。

3）凹模是将圆筒形凹模压入凹模座而形成。凹模孔坐标位置度上易存在积累误差，在将圆筒形凹模挤压进凹模座时，凹模孔口会产生坐标偏移影响精冲孔坐标质量。

2 改进措施

2.1 凸模结构改进

图1 凸模结构改进示意图

如图1所示，对苏式结构精冲孔模进行结构改进，由护套式改进为轴台式结构。轴台式凸模工作部分H长度只预留凸模冲入工件深度外加凸模刃磨余量，避免了凸模与护套有间隙、凸模的晃动，改善了冲头直身长、冲孔时易弯曲等缺陷。

2.2 凸模材料更换

凸模材料由高速钢改为硬质合金钢YG6以增加凸模刚度，凸模固定板材料选用CrWMn，热处理硬度HRC58-60。凸凹模固定板间采用过盈配合，过盈量0～0.002mm。改进后凸模刚度、强度、耐磨性和寿命等均大大增加。冲孔时不易抖动和弯曲，即使在精冲孔余量不足的情况下，也不会产生较大孔坐标位置度偏移，冲孔质量和稳定性均得以提高。

2.3 凹模结构改进

图2 凹模结构改进示意图

如图2所示，凹模结构由压入式结构改进为整体结构，凹模材料选用CrWMn。整体式凹模结构加工工艺如下:

1）利用凸模在凹模上压印各凹模孔；

2）精密镗床按各孔坐标位置预钻孔；

3）反面扩钻各孔、保证预钻孔预留3mm长度；

4）预镗各孔，凹模孔留有0.1mm加工余量；

5）凸模压切各凹模孔口成形；

6）凹模热处理：硬度要求HRC58-60。

上述凹模加工工艺有两大技术特点：凹模孔口由凸模压切出来，凸凹模间为零间隙，冲孔时不易偏斜；精冲各孔后孔出刀口毛刺极小，且各孔坐标位置度高、稳定性好。

2.4 改进凸模固定板制作工艺

1）采用精磨镗床在凸模固定板上预钻各孔；

2）热处理：硬度要求HRC58-60；

3）端面磨平：平行度0.01mm、表面粗糙度Ra0.4μm；

4）慢走丝线切割加工各孔，要求一定的位置度、垂直度、孔径公差等；

5）检验各孔坐标位置度，如仍有坐标位置度超差，可增设精磨工序修正，具体措施如下：

①选择高精度车床，制作专用夹具

专用夹具制作如图3所示，夹具结构与车床卡盘相似,夹具一端与车床主轴相接，另一端加工成带有波纹圈的圆平面。在波纹平面相应位置钻攻两个螺纹孔用于安装凸模固定板的压紧板。夹具需进行热处理，硬度要求为HRC43-48，最后磨平。波纹圈平面度要求0.015mm以内，表面粗糙度要求Ra0.4μm，可有效减少模固定板平面与夹具波纹圈平面接触面积、提高接触平行度。波纹圈平面与车床主轴垂直度在直径φ150 mm平面范围内要达到0.015mm，使精磨修正的各孔与固定板上平面的垂直度满足要求。

图3 主夹板专用夹具制作

图4 高速风动磨头

② 安装高速风动磨头

取下高精度车床的方刀架，换装图4所示高速风动磨头，安装时需仔细调整高速风动磨头主轴与夹具波纹圈平面垂直度，要求横向进给全程(约8～10 mm)垂直度为0.005mm。高速风动磨头转速调至5～8万转／分，转速太高易烧坏磨头或使其产生振动。磨头横向进退距离，以正好磨完整个孔配合面为宜，纵向进给约0.01 mm/次，进给量过大会使孔壁产生较大锥面。

③ 精磨修正各坐标位置度超差孔

安装凸模固定板前先去除凸模固定板平面毛刺，并对凸模固定板平面进行研磨，然后用汽油清洗夹具波纹平面和凸模固定板。初装夹凸模固定板时不要夹得太紧，以便调整加工孔装夹位置。调整孔位置方向与孔坐标偏差方向相反,偏差距离大小相等。调整好后要慢慢扭紧夹紧板，使凸模固定板在刃磨修正超差孔过程中不产生偏移。

3 改进效果分析

实践证明，经过以上结构改进，主夹板粗冲工序、主夹板精冲工序各孔的加工质量均得以大幅提高，满足了生产工艺要求。

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Structure of watch main splint is introduced,according to the structure of watch main split precision punching hole and some holes with common quality defects coordinates positional tolerance in punch-retainer plate are modified, coordinates position degree and precision punching hole operation stability of the main split are greatly improved.

Coordinates position degree; Precision punching hole;Accuracy correction

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.082