鏈環彎曲成型工藝分析與模具設計

田建忠

【摘 要】鏈環在工業制造領域的應用比較普遍，一般多用于需要加裝安全防護裝置的場合。由于鏈環的規格型號較多，使用單位通過向專業生產廠家訂制，不但費時費工，而且成本也會加大。本文針對鏈環的成型機理進行了工藝分析，設計出一種簡單、高效的彎曲成型模具，解決了多品種、中小批量制造鏈環的工藝技術問題，滿足了產品的使用要求，對類似規格型號的鏈環成型具有一定的參考價值。

【關鍵詞】鏈環成型；工藝分析；模具設計

【Abstract】Application of links in the field of industrial manufacturing is relatively common， generally used for the need to install safety protection device applications. Due to links specifications more units used by custom to professional manufacturers， not only time-consuming， but the cost will also increase. This process according to the analysis of forming mechanism of chain， design a simple. Bending forming die efficient， solves the technical problems of many varieties， small batch manufacturing chain， the product meets the requirements， which has a certain reference value for similar types of forming links.

【Key words】Links forming； Technological analysis； Mould design

1 問題的提出

鏈環在工業制造領域有著廣泛的應用，一般多用于需要加裝安全防護裝置的場合，重要部位使用時還要求組裝后的鏈環進行拉力試驗，滿足拉伸性能要求后方可投放使用。根據使用工況的不同特點，鏈環的規格型號較多，其外型尺寸、形狀結構也各有差異，如果是使用在需要大批量應用的場合，可以考慮采用向專業生產廠家采購訂制的方法來解決，而對于多品種、中小批量的應用場合，選擇專業廠訂制則不但費工費時，而且還會加大生產制造成本，為此根據生產需要設計出簡便、易行、高效的成型模具進行制造，及時滿足生產現場多規格、中小批量的需求就顯得尤為必要。

2 鏈環成型機理分析

鏈環的規格型號很多，應用場合也不盡相同。圖1所示的鏈環尺寸要求應用于鐵路貨車某關鍵零部件的安全防護場合，要求成組鏈環的抗沖擊強度高，與零部件的聯接做到安全、牢固、可靠。該鏈環的材質采用20鋼制造，根據使用性能要求，成型后的鏈環需組合串接在一起，接口處采用對接焊機高頻瞬間加熱后自動焊接，焊接后進行正火熱處理以消除焊接時產生的熱應力，從而改善焊接接口處的機械性能，成型后的鏈環需經噴砂處理后進行拉力試驗，滿足拉伸性能要求后方可投入使用。

根據圖1所示的鏈環尺寸要求分析，其成型工藝大致可分以下幾種方案來實現：

方案一：圓鋼校直→自動送料→切斷→彎曲成型與組合套環自動一次完成。

方案二：圓鋼切斷→彎曲一端→掉頭彎曲另一端→重復以上動作將鏈環組合串接為一體。

方案三：圓鋼切斷→兩端一次彎曲成型→重復以上動作將鏈環組合串接為一體。

綜合以上分析可以看出，方案一的優點是自動化程度高、適用于專業化大批量生產的場合，但需配置專用的鏈環彎曲成型機組，一次性投入的成本較大。方案二的優點是模具結構簡單，成本低，但動作繁鎖，生產效率不高。方案三的優點是操作簡單、效率較高，特別適合多規格、中小批量的生產制造，本方案決定采用方案三進行設計。

根據圖1 所示的鏈環尺寸要求繪制出鏈環組合串接后的三維效果圖見圖2所示[1]。

鏈環作為封閉型結構，成型時的尺寸控制和脫模是制造工藝的關鍵所在，為了滿足工藝制造要求，可采用伸縮式模芯來滿足以上要求，同時為了確保成型后的鏈環尺寸不反彈，彎曲前對坯料進行加熱及模具成型后實施保壓的措施來加以解決。

3 鏈環彎曲成型模結構原理[2-3]

模具所用的設備選用100噸單柱校正壓裝液壓機，優點是使用安全、動作平穩。模柄1與設備上壓頭聯接在一起，底座8安裝在設備工作臺面上，上、下模調好位置后進行緊固。當壓力機活塊運行到模具的下死點后可進行適當時間的保壓，以防止鏈環尺寸的回彈，本模具采用鉸鏈式滾輪結構，一次沖程能夠完成整個工件的彎曲工作。

為確保彎曲成型的順利實現，延長模具的使用壽命，彎制前需對毛坯棒料進行加熱，選用高頻感應局部瞬間加熱，可以滿足批量化生產的需要。加熱溫度為850～900℃，使金屬材料達到奧氏體轉變溫度，得到細密的珠光體組織，以改善鏈環成型后的機械性能，同時也便于成型和防止尺寸反彈。

工作時，先把切割、加熱后的棒料放在芯子7上，由定位角鐵17定位，然后調節推桿14至合適距離。推桿14分上下兩段，由正反螺桿連成一體，可十分方便地調節運動距離。壓力機滑塊下降時，由于推桿14的作用力，使兩側轉板15沿固定支點同時作旋轉運動，兩滾輪18隨之運動，把棒料彎曲成形。當壓力機滑塊上升時，固定在模柄上的筋板9帶動擋板11撥動杠桿4，使壓縮彈簧12受力壓縮，芯子7后退進行卸料。當擋板11與杠桿4位置脫開后，芯子7在壓縮彈簧12的作用下退回到原始位置，以便為第二次彎曲做好準備。為使單個鏈環串聯在一起，芯子7中間開有槽口，在進行彎制第二環時，先把已彎制好的鏈環放在芯子7的槽口中，然后把棒料放在芯子上進行第二環彎曲。在彎曲過程中，棒料穿入第一環中彎成鏈環，這樣重復之工作直至所需鏈環數量。為克服彎曲后鏈環的回彈變形，芯子7的中間部分制成凹形。

芯子7和滾輪18作為鏈環成型時的關鍵件和易損件，工作時承受著較大的沖擊、摩擦。為提高其使用壽命，采用熱模具鋼Cr12MoV，熱處理硬度58HRC～62HRC[4]。當鏈環尺寸形狀改變時，只需更換芯子7，調整轉板15的幾何尺寸位置即可滿足制造要求。

4 結論

鏈環彎曲成型模具的投入使用，極大地方便了現場工人的操作，解決了產品加工過程中一次成型的技術難題，與單工位成型方案相比，提高工效三倍以上，滿足了產品的質量要求，具體來講有以下幾個特點：

（1）投資少、見效快。只需制作一套成型模具，配置一臺壓力機就可十分方便地組織生產。

（2）操作簡單、經濟實用。對操作者的技術等級要求不高，模具的調整、維護相對簡單，只要按照動作要領進行操作，就可十分便捷、有效、經濟地解決了鏈環成型的技術難點。

（3）安全可靠、效率較高。采用油壓機和一次成型模具，可有效地保證模具的安全使用要求，對提高工作效率帶來益處。

（4）能夠滿足多規格、中小批量生產的需要，因此該解決方案具有推廣和應用價值，對類似規格型號的鏈環成型工藝有一定的參考和借鑒作用。

【參考文獻】

[1]尚鳳武.CAXA創新三維CAD教程[M].北京：航空航天大學出版社，2004.

[2]王文斌.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]楊江河，魏永良.現代模具制造技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4]史美堂.金屬材料及熱處理[M].上海：上海科學技術出版社，1984.

[責任編輯：朱麗娜]