U形螺栓工艺制订及弯曲成形模具设计

张兆铭，王华，王聪

我公司生产U形螺栓零件如图1所示。由于我公司U形螺栓批量不是很大（1万件/月），结合我公司实际情况和加工能力及特点，采用了简单实用的模具（1模3件）来生产U形螺栓。弯曲成形模具装配如图2所示。

1.零件工艺分析

此U形弯曲零件最主要的问题是解决回弹问题，故U形零件弯曲后凹模应左右向内运动来压零件，使U形零件两边向内倾斜，张口收小来解决回弹问题。根据此思路，我们由传统弯曲件小于90°弯曲模和铰链工作原理加以改进来设计了此套模具。

2.工艺计算

（1）弯曲零件毛坯展开长度计算 棒料弯曲时，当弯曲半径r≥1.5d时，即19≥12（1.5×8），弯曲部分横截面几乎没有变化，中性层系数x近似为0.5。毛坯展开长度可按下式计算：

L=L1+L2+π（r+xd）=38+38+3.14×(19+0.5×7)=146.7(mm)

（2）凸模弯曲圆角半径确定 当相对弯曲半径较小时（r/t＜10），弯曲后弯曲中心角发生了变化，而弯曲半径变化不大，r凸=r=19（mm）。

（3）凹模圆角半径确定 凹模圆角半径一般不要小于3 mm，以免弯曲时材料表面出现划痕，r凹=5（mm）。

制订工艺：下料φ7mm×149mm（J23—10压力机）→滚丝M8（滚丝机Z28—40C）→U形弯曲成形(J23—40压力机)。

3.模具结构及特点

本模具结构紧凑，零件少，共25个零件。其中自制件8件，标准件17件。模具安装快捷、方便、用时少。因为没有下模顶件装置，故容易安装，省时、省力、安装方便。缺点是左右铰链凹模加工稍微复杂一些。

4.模具工作原理

图1

图2

先将3件直杆双头螺栓放入左右铰链凹模3个半圆弧槽内，按下按钮起动压力机床，脚踏开关使滑块下行，带动凸模5快速向下移动，凸模采用R槽设计，这样不损伤零件，迫使3件直杆双头螺栓在左右铰链凹模内变成双头U形螺栓，完成初步弯曲变形过程，三件U形螺栓在凸模5凹槽内继续下行，使凸模最下端R处压到左右铰链凹模转轴R处，凸模继续下行使左右铰链凹模受力，左右铰链凹模分别绕着转轴按顺时针和逆时针旋转，使左右铰链凹模向内合拢，迫使3件U形螺栓张口变小，消除U形螺栓弯曲时的回弹问题，让U形螺栓符合图样要求（具体位置在试模时确定）。完成弯曲后，滑块上行，带动凸模5快速向上回程运动，如果零件在凸模上，通过打件装置卸下零件，压缩弹簧11顶住带孔销8移动到支架2腰圆孔的上端，起定位作用，这时左右铰链凹模3个半圆弧槽应保持水平，左右铰链凹模反方向旋转，松开3件U形螺栓，3件U形螺栓成自由状态，然后用圆杆或铁钩将3件U形螺栓取出（见图2）。

5.模具主要零件加工工艺

（1）支架 备料→粗加工（放磨量）→磨上下两面→划线、钻孔、攻螺纹→铣凹槽→钻腰孔工艺孔→热处理→磨上下前后凹槽面→线切割腰孔。

（2）凸模 备料→两端车放磨量→铣三面→划线、钻孔、攻螺纹→热处理→磨安装平面及两端面→砂光。

（3）左、右铰链凹模 方案一：备料→粗加工（放磨量）→划线并钻轴工艺孔→热处理→磨六面（六面对角尺），其中前后两面与支架凹槽配磨→线切割 3个半圆凹槽、换方向，割轴孔和外形、再换方向，分割、最后割R轴处→钳工修R、修光（见图3a～3e）。

方案二：备料→粗加工（放磨量）→磨上、下、前、后四面→划线并钻轴工艺孔→铣3个半圆凹槽；换方向，铣外形→热处理→磨上、下、前、后四面；其中前、后两面与支架配磨→线切割：分割（一分为二）、最后割R轴处→钳工修R、修光。

6.结语

由于我公司U形螺栓批量不是很大，左右铰链凹模没有采用凹模轮结构，虽然左右铰链凹模R处有一些磨损，但经修光R处和向下调整压力机滑块行程可以解决磨损问题。最好在左右铰链凹模上增加两个左右凹模轮，这样就可以解决凹模磨损问题。另外，支架凹槽底面和左右铰链凹模下端R处需修光滑，且经常加润滑油。

图3