链轮精冲工艺及模具设计

何志兴

摘 要：根据链轮的材料、精度、形状和结构，对链轮冲压工艺及有关计算进行了分析，全面、系统地介绍了模具的结构、设计过程及有关操作要点，以期为相关单位提供参考。

关键词：链轮；机械设备；生产效率；机械装配质量

中图分类号：TH132.45 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.099

链轮是机械常用的重要驱动零件之一，其加工质量直接影响着机械的装配调整质量、运行状况和使用寿命。为了保证链轮的加工质量，提高其运行效率和机械装配质量，本文结合笔者的工作经验，制定了一套链轮冲压工艺，较为全面、系统地设计了各工序的模具结构图，包括落料、冲孔、翻孔、冲齿、整形、倒角等工序。下面对链轮冲压工艺、模具结构设计、工作原理和操作要点进行简要介绍。

1 产品结构

链轮产品如图1所示。链轮材料为20钢，齿数为19，节距为12.7 mm，滚柱直径为8.5 mm，可实现大批量生产。

图1 19齿链轮

2 冲压工艺及有关计算

由图1可知，这是一个典型的冲压件产品，零件材料为20钢，适合冲压。对于零件精度而言，只在中心孔标注有公差，查表可知其为IT13级，没有其他特殊的精度要求，可按IT14级精度处理。齿形是主要的加工部分，为了保证零件的质量，应按IT9级精度处理，且分度圆与中心孔应同心。在零件形状方面，外齿形用冲裁的方法加工，中心采用翻孔的方法加工。翻孔，前底孔的孔径计算式如下：

d=D-2（H-0.43r-0.72t）. （1）

式（1）中：d为翻孔前底孔的孔径；D为翻孔后孔径（按中线计算）；H为翻孔高度；r为翻孔根部半径；t为材料厚度。

将相关数据代入式（1），可得d=10.68 mm。翻孔时，应注意孔口边缘不被拉裂。如果翻孔系数大于允许的极限翻孔系数，则会拉裂孔口边缘。翻孔系数的计算公式为：

K=d/D. （2）

式（2）中：d为翻孔前底孔的孔径；D为翻孔后孔径（按中线计算）。

将相关数据代入式（2），可得K=0.47.查有关手册得知，用球形凸模冲底孔时，允许的极限翻孔系数为0.42.因此，实际翻孔系数超过了允许的极限翻孔系数，零件中心孔可用翻孔的方法一次成形。经过综合考虑，零件的冲压工序为落料、冲孔、翻孔、工序冲齿、工序整形、倒角。

3 链轮落料和冲孔级进模

本工序主要完成落料、冲中心孔。外圆尺寸为产品的外圆尺寸+搭边，中心孔为翻孔前底孔的孔径。本模具采用条料，冲掉工件间的搭边后自动挡料，生产效率较高。凹模应用整体镶拼结构，有效降低了模具的成本。模具运行时，操作者可将条料送入卸料板中的导料槽，从而使条料保持直线运动。具体操作流程为：操作者压入第一初始挡料销，定位挡料，并松开初始挡料销，上模下行，冲出中心孔，冲出的废料在凹模孔内推出；上模上行，卸料板将箍在凸模上的条料刮下；继续送料，操作者压入第二初始挡料销，定位挡料，松开初始挡料销，上模下行，导正销插入中心孔内，进行导正精定位，保证产品中心孔与外圆的同心度；落料、冲中心孔，落料件与中心孔废料从各自的凹模孔中推下；上模上行卸料、送料，挡料杆挡料定位，保证冲裁节距，上模下行，导正，落料，冲中心孔，切断工件间的搭边，落料件与中心孔废料从各自的凹模孔中推下；上模上行卸料。正常运行时，在第一位置冲中心孔，第二位置导正落料，第三位置挡料、切断工件间的搭边。

4 链轮翻孔模

本工序主要完成中心孔的翻边。模具结构如图2所示。具体操作流程为：操作者将工件送入模具内，将中心孔套在凸模上定位，上模下行，压料板在弹顶器弹簧力作用下将工件压紧，凸模与凹模作用于工件；成形后，压料板将产品从凸模上刮下来。如果产品黏在凹模上，则可通过打料机构将产品打下。

5 链轮冲齿模

本工序主要完成冲齿工作，利用中心孔定位，可保证中心孔与齿形同心。模具采用中间导柱滑动导向模架，倒装结构，上出件，废料切刀切断废料。为了便于调整模具间隙，模具凸、凹模上应用了销套结构。模具结构如图3所示。

模具运行时，将工序件中心孔套在定位柱上定位，上模下行，冲裁，冲裁后的废料压向废料切刀切断，并在凸模座斜面的作用下裂开；工件随着上模上行，至上死点时，压力机上的打料横杆推动模具上的打料机构，将卡在凹模内的工件推出。

—模柄；16—打料帽

6 整形倒角模

本工序主要完成齿尖倒角、内孔和齿圈的整形，模具结构如图4所示。模具运行时，操作者将工件中心孔套在芯棒上定位，上模下行，完成倒角和整形，并通过顶料套、顶销、弹顶板压缩弹簧；上模上行，弹簧弹力通过弹顶板、顶销和顶料套将产品顶起，操作者取出产品，模具进入下一个工作循环。

7 结束语

综上所述，本文主要讨论了链轮冲压工艺和模具结构的设计，主要内容包括冲压工艺的有关计算、模具材料的选择和成形工艺。实践证明，该工艺方案的生产效率较高，参数可满足国家标准和相关图纸规定的要求，加工出的模具结构简单实用、操作方便、安全性高、可靠性高，这对提高模具质量和机械装配质量有一定的参考价值。

参考文献

[1]张咸华.链轮的冲压工艺及模具设计[J].平原大学学报，2006（02）.

[2]马书娟.冲压级进模设计[J].科学时代，2013（06）.

〔编辑：张思楠〕