內(nèi)執(zhí)手球的縮口成型工藝和模具

賁 利

（集賢縣科學(xué)技術(shù)局，黑龍江 集賢 155900）

1 概述

內(nèi)執(zhí)手球（圖1）是高級(jí)球形門鎖重要零件之一，材料為H62黃銅，厚度0.6mm。該零件生產(chǎn)工序較多，有落料、多次拉伸、切口、底部整型、底部多次壓凹成型、沖孔、多次縮口、整形、刮平口、鍍銅拋光、涂有機(jī)薄膜、烘烤等二十余道工序，縮口成形是加工該零件的關(guān)鍵。

2 縮口工藝分析

在縮口變形過(guò)程中，材料主要受切向應(yīng)力，使直徑減小，壁厚和高度增加。縮口時(shí)，由于切向應(yīng)力和軸向應(yīng)力作用的結(jié)果坯料容易失穩(wěn)起皺，非變形區(qū)也易失穩(wěn)和變形。因此防止失穩(wěn)是縮口工藝的主要問(wèn)題。縮口時(shí)，為了不使端部材料壓縮劇烈，導(dǎo)致內(nèi)壁起皺，在壓縮前后的工件端部直徑變化不易過(guò)大。由較大的直徑變成較小的直徑，必須經(jīng)過(guò)多次縮口，以控制其變形量。縮口變形量反映變形程度，縮口變形程度用縮口系數(shù)表示。縮口次數(shù)是根據(jù)該零件需要的總的縮口系數(shù)和每次的縮口系數(shù)而定。而每次縮口系數(shù)的確定，必須根據(jù)材料種類、厚度、模具結(jié)構(gòu)形式、坯料表面質(zhì)量、沖件縮口高度和沖件縮口直徑等有關(guān)因素進(jìn)行確定。

根據(jù)內(nèi)執(zhí)手球結(jié)構(gòu)，縮口模具不能設(shè)計(jì)內(nèi)支撐，而外支撐的高度很低（5mm），它只能起到毛坯安放定位的作用，起不到外支撐的作用。另外，零件縮口高度大，縮口變形區(qū)域大，縮口力大，坯料厚度較薄，在縮口過(guò)程中，坯料容易失穩(wěn)和變形。

因此，對(duì)該零件采用了大的縮口系數(shù)（比資料中介紹的縮口系數(shù)大）。在縮口過(guò)程中，底部非變形區(qū)由于受軸向力的結(jié)果，外徑增大。因此，最后一次拉伸外徑取d=47.3mm，比成品外徑小0.2mm。

圖1 內(nèi)執(zhí)手球

內(nèi)執(zhí)手球成形后，總的縮口系數(shù)為：m0=dn/d0=22.5/47.3=0.476。有的資料介紹，第一次縮口的縮口系數(shù)可以比以后的縮口系數(shù)小，以達(dá)到較大的變形程度。但本零件第一次縮口是整個(gè)零件高度都在不同程度的縮小口徑，變形區(qū)域最大。為了控制變形量，首次縮口系數(shù)也應(yīng)取大些。

3 各次縮口系數(shù)的確定和模具設(shè)計(jì)

根據(jù)前面的分析和零件總的縮口系數(shù)的需要，我們采用較大的縮口系數(shù)進(jìn)行10次縮口。各次的縮口系數(shù)見(jiàn)表1。經(jīng)實(shí)踐證明，表1確定的各次縮口系數(shù)是合理的，滿足了沖件要求，適應(yīng)大批量生產(chǎn)。

首次縮口坯料外徑47.3×0.917＝43.37mm，第二次縮口坯料外徑為43.37×0.910＝39.47mm，其余各次縮口坯料外徑和各次縮口后坯料球形部分的高度見(jiàn)表1。坯料的球形部分與小端圓柱部分之間用圓錐過(guò)度。總的縮口系數(shù)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這與沖件需要總的縮口系數(shù)相符。

縮口模具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。件1和件3為通用件。要得到坯料縮口不同外徑可更換件2。件2中的d和H數(shù)值，查表1可得。

圖2 縮口模具

4 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)、外執(zhí)手球縮口工藝方案有兩種，一種是采用較小的縮口系數(shù)，較少的縮口次數(shù)，在縮口過(guò)程中，對(duì)坯料進(jìn)行三次局部回火，共八次縮口成形。另一種是采用較大的縮口系數(shù)，較多的縮口次數(shù)，在縮口過(guò)程中，對(duì)坯料不回火，連續(xù)十次縮口，直接成形。第一種工藝方案其優(yōu)點(diǎn)是：少用兩套縮口模具，少用兩臺(tái)沖床。確定是：增加了三次對(duì)坯料進(jìn)行熱處理，增加了三次坯料縮口中轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，增加了回火設(shè)備。同時(shí)，由于是對(duì)坯料進(jìn)行局部回火，給回火操作帶來(lái)一定困難。這種工藝方案生產(chǎn)效率低，成本高，不適于大批量生產(chǎn)。第二種工藝方案雖然多用兩套模具，多用兩臺(tái)沖床，但十次縮口是連續(xù)進(jìn)行，十臺(tái)沖床安放一起，縮口工序不停頓，縮口過(guò)程中坯料不中轉(zhuǎn)，不回火，大大縮短了生產(chǎn)周期，它可實(shí)現(xiàn)高速、自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，我們采用了第二種工藝方案。

表1 各次縮口系數(shù)、縮口前后坯料外徑和球形部分的高度

[1]潘憲曾.壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)[第三版].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.