内执手球的缩口成型工艺和模具

2012-09-29贲利

时代农机 2012年1期

贲利

（集贤县科学技术局，黑龙江集贤 155900）

1 概述

内执手球（图1）是高级球形门锁重要零件之一，材料为H62黄铜，厚度0.6mm。该零件生产工序较多，有落料、多次拉伸、切口、底部整型、底部多次压凹成型、冲孔、多次缩口、整形、刮平口、镀铜抛光、涂有机薄膜、烘烤等二十余道工序，缩口成形是加工该零件的关键。

2 缩口工艺分析

在缩口变形过程中，材料主要受切向应力，使直径减小，壁厚和高度增加。缩口时，由于切向应力和轴向应力作用的结果坯料容易失稳起皱，非变形区也易失稳和变形。因此防止失稳是缩口工艺的主要问题。缩口时，为了不使端部材料压缩剧烈，导致内壁起皱，在压缩前后的工件端部直径变化不易过大。由较大的直径变成较小的直径，必须经过多次缩口，以控制其变形量。缩口变形量反映变形程度，缩口变形程度用缩口系数表示。缩口次数是根据该零件需要的总的缩口系数和每次的缩口系数而定。而每次缩口系数的确定，必须根据材料种类、厚度、模具结构形式、坯料表面质量、冲件缩口高度和冲件缩口直径等有关因素进行确定。

根据内执手球结构，缩口模具不能设计内支撑，而外支撑的高度很低（5mm），它只能起到毛坯安放定位的作用，起不到外支撑的作用。另外，零件缩口高度大，缩口变形区域大，缩口力大，坯料厚度较薄，在缩口过程中，坯料容易失稳和变形。

因此，对该零件采用了大的缩口系数（比资料中介绍的缩口系数大）。在缩口过程中，底部非变形区由于受轴向力的结果，外径增大。因此，最后一次拉伸外径取d=47.3mm，比成品外径小0.2mm。

图1 内执手球

内执手球成形后，总的缩口系数为：m0=dn/d0=22.5/47.3=0.476。有的资料介绍，第一次缩口的缩口系数可以比以后的缩口系数小，以达到较大的变形程度。但本零件第一次缩口是整个零件高度都在不同程度的缩小口径，变形区域最大。为了控制变形量，首次缩口系数也应取大些。

3 各次缩口系数的确定和模具设计

根据前面的分析和零件总的缩口系数的需要，我们采用较大的缩口系数进行10次缩口。各次的缩口系数见表1。经实践证明，表1确定的各次缩口系数是合理的，满足了冲件要求，适应大批量生产。

首次缩口坯料外径47.3×0.917＝43.37mm，第二次缩口坯料外径为43.37×0.910＝39.47mm，其余各次缩口坯料外径和各次缩口后坯料球形部分的高度见表1。坯料的球形部分与小端圆柱部分之间用圆锥过度。总的缩口系数校核如下：

m0=0.917×0.910×0.932×0.932×0.910×0.930×0.910×0.930×0.930×0.986＝0.476这与冲件需要总的缩口系数相符。

缩口模具结构见图2。件1和件3为通用件。要得到坯料缩口不同外径可更换件2。件2中的d和H数值，查表1可得。

图2 缩口模具

4 结语

内、外执手球缩口工艺方案有两种，一种是采用较小的缩口系数，较少的缩口次数，在缩口过程中，对坯料进行三次局部回火，共八次缩口成形。另一种是采用较大的缩口系数，较多的缩口次数，在缩口过程中，对坯料不回火，连续十次缩口，直接成形。第一种工艺方案其优点是：少用两套缩口模具，少用两台冲床。确定是：增加了三次对坯料进行热处理，增加了三次坯料缩口中转，延长了生产周期，增加了回火设备。同时，由于是对坯料进行局部回火，给回火操作带来一定困难。这种工艺方案生产效率低，成本高，不适于大批量生产。第二种工艺方案虽然多用两套模具，多用两台冲床，但十次缩口是连续进行，十台冲床安放一起，缩口工序不停顿，缩口过程中坯料不中转，不回火，大大缩短了生产周期，它可实现高速、自动化生产。因此，我们采用了第二种工艺方案。