U形螺栓工藝制訂及彎曲成形模具設計

張兆銘，王華，王聰

我公司生產U形螺栓零件如圖1所示。由于我公司U形螺栓批量不是很大（1萬件/月），結合我公司實際情況和加工能力及特點，采用了簡單實用的模具（1模3件）來生產U形螺栓。彎曲成形模具裝配如圖2所示。

1.零件工藝分析

此U形彎曲零件最主要的問題是解決回彈問題，故U形零件彎曲后凹模應左右向內運動來壓零件，使U形零件兩邊向內傾斜，張口收小來解決回彈問題。根據此思路，我們由傳統彎曲件小于90°彎曲模和鉸鏈工作原理加以改進來設計了此套模具。

2.工藝計算

（1）彎曲零件毛坯展開長度計算 棒料彎曲時，當彎曲半徑r≥1.5d時，即19≥12（1.5×8），彎曲部分橫截面幾乎沒有變化，中性層系數x近似為0.5。毛坯展開長度可按下式計算：

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

（2）凸模彎曲圓角半徑確定 當相對彎曲半徑較小時（r/t＜10），彎曲后彎曲中心角發生了變化，而彎曲半徑變化不大，r凸=r=19（mm）。

（3）凹模圓角半徑確定 凹模圓角半徑一般不要小于3 mm，以免彎曲時材料表面出現劃痕，r凹=5（mm）。

制訂工藝：下料φ7mm×149mm（J23—10壓力機）→滾絲M8（滾絲機Z28—40C）→U形彎曲成形(J23—40壓力機)。

3.模具結構及特點

本模具結構緊湊，零件少，共25個零件。其中自制件8件，標準件17件。模具安裝快捷、方便、用時少。因為沒有下模頂件裝置，故容易安裝，省時、省力、安裝方便。缺點是左右鉸鏈凹模加工稍微復雜一些。

4.模具工作原理

圖1

圖2

先將3件直桿雙頭螺栓放入左右鉸鏈凹模3個半圓弧槽內，按下按鈕起動壓力機床，腳踏開關使滑塊下行，帶動凸模5快速向下移動，凸模采用R槽設計，這樣不損傷零件，迫使3件直桿雙頭螺栓在左右鉸鏈凹模內變成雙頭U形螺栓，完成初步彎曲變形過程，三件U形螺栓在凸模5凹槽內繼續下行，使凸模最下端R處壓到左右鉸鏈凹模轉軸R處，凸模繼續下行使左右鉸鏈凹模受力，左右鉸鏈凹模分別繞著轉軸按順時針和逆時針旋轉，使左右鉸鏈凹模向內合攏，迫使3件U形螺栓張口變小，消除U形螺栓彎曲時的回彈問題，讓U形螺栓符合圖樣要求（具體位置在試模時確定）。完成彎曲后，滑塊上行，帶動凸模5快速向上回程運動，如果零件在凸模上，通過打件裝置卸下零件，壓縮彈簧11頂住帶孔銷8移動到支架2腰圓孔的上端，起定位作用，這時左右鉸鏈凹模3個半圓弧槽應保持水平，左右鉸鏈凹模反方向旋轉，松開3件U形螺栓，3件U形螺栓成自由狀態，然后用圓桿或鐵鉤將3件U形螺栓取出（見圖2）。

5.模具主要零件加工工藝

（1）支架 備料→粗加工（放磨量）→磨上下兩面→劃線、鉆孔、攻螺紋→銑凹槽→鉆腰孔工藝孔→熱處理→磨上下前后凹槽面→線切割腰孔。

（2）凸模 備料→兩端車放磨量→銑三面→劃線、鉆孔、攻螺紋→熱處理→磨安裝平面及兩端面→砂光。

（3）左、右鉸鏈凹模 方案一：備料→粗加工（放磨量）→劃線并鉆軸工藝孔→熱處理→磨六面（六面對角尺），其中前后兩面與支架凹槽配磨→線切割 3個半圓凹槽、換方向，割軸孔和外形、再換方向，分割、最后割R軸處→鉗工修R、修光（見圖3a～3e）。

方案二：備料→粗加工（放磨量）→磨上、下、前、后四面→劃線并鉆軸工藝孔→銑3個半圓凹槽；換方向，銑外形→熱處理→磨上、下、前、后四面；其中前、后兩面與支架配磨→線切割：分割（一分為二）、最后割R軸處→鉗工修R、修光。

6.結語

由于我公司U形螺栓批量不是很大，左右鉸鏈凹模沒有采用凹模輪結構，雖然左右鉸鏈凹模R處有一些磨損，但經修光R處和向下調整壓力機滑塊行程可以解決磨損問題。最好在左右鉸鏈凹模上增加兩個左右凹模輪，這樣就可以解決凹模磨損問題。另外，支架凹槽底面和左右鉸鏈凹模下端R處需修光滑，且經常加潤滑油。

圖3