鉸鏈長度三有多種規(guī)格，從400-1600mm不等，市場上一時購買不到滿足需要的鉸鏈，構成對生產的困擾。同時，在生產配電柜時所產生大量邊角料， 都按廢料處理?；诋敃r狀況，提出利用邊角料生產鉸鏈。以下編制了鉸鏈生產工藝，并設計了一副級進模，既滿足了配電柜對各種不同長度的需要， 又降低了成本，取得了良好效果。圖1是我公司生產的配電柜產品配套的鉸鏈。

2 特型鉸鏈工藝分析

鉸鏈結構特點：長度從400-1600mm不等，鉸鏈頁材料按現場邊角料分有2種：不銹鋼和低碳鋼。鉸鏈軸是φ5 mm的冷拉不銹鋼，鉸鏈頁上的安裝孔φ5 mm的位置根據配電柜的需要配做。鉸鏈頁工藝是鉸鏈的核心。圖2是鉸鏈頁的零件圖，鉸 鏈由2個鉸鏈頁組成，2個鉸鏈頁結構在組合處的凸凹部分在長度方向相差20mm 其他完全一致。因此可在鉸鏈頁加工完成后裁剪一節(jié)20 mm即可，或 在模具上設置活動定位裝置。

2．1 工藝計算

展開長度計算，根據公式 ：

L=L1+Rπβ/180 （1）

式中：R---中性層半徑，R= r+kt；r---內徑，r= 2.55mm；k---中性層系數(按表1選取)； 材料 厚度，t=1．5 mm ——彎曲弧的圓心角，根據經驗選 取β=296。，它與r/t 有關；Z ——直線部分長度，f = 4.55mm。把參數代入公式，經計算，f=22.4mm。

第2道預彎工序經計算修正，彎形高度為16.5 mm，見圖3。


 

2．2 工藝要點

圖3是鉸鏈頁工藝排樣。

(1) β值的確定。在工藝計算展開長度時， 值 一般不能按圖4(a)來確定。盡管考慮了中性層的位移，在實際生產過程中存在多種因素，如板料厚度公差、模具制造誤差、材料塑性變形而引起的伸長等，根據經驗，按圖4(b)確定，效果較好，能滿足產品設計要求。

(2)第1次預彎工步。預彎存在最大問題是回彈，公式(2)給出了△a與a的關系，a小，△a必大，第1 次預彎工步a小，則回彈大。如果回彈控制不好，則 鉸鏈頁安裝孔出現圓度差。該孔出現圓度差，則鉸 鏈頁會存在2個問題：①裝配時鉸鏈軸裝不進去；② 即使鉸鏈軸裝進去，鉸鏈頁不能靈活轉動。因此， 回彈是該工步控制重點。

第2次預彎是常見彎形，在此不討論。

一般彎曲件回彈計算公式：

△a=r（180°-a）（1/r凸-1/r）

式中： △a——彎曲角回彈量；a ——彎曲件的彎曲角 度；r 彎曲件的彎曲半徑； r凸——彎曲凸模半徑。 從公式(2)可以看出，當 r一定時， △a受到a和r凸 的影響。a 越小，△a越大； a 越大，△a越小。而第1次 預彎工步的彎曲角△a已確定，且較小，只有26°，那么 只有減小r凸，以控制△a。而r 減小，勢必影響鉸鏈內孔圓度，從而影響鉸鏈質量。另外，同彈計算還 可按公式 ：

△a=3σnρa/Et (3)

式中：σn ——材料的屈服強度；E——材料的彈性模 量；t——材料的厚度；ρ——中性層曲率半徑。 從公式(3)可知，改變中性層曲率半徑ρ，也可 以控制回彈量△a。因此，把第1次預彎工步設計成 圖5結構，彎曲過程中發(fā)生塑性變形，使中性層有較大內移，外層拉應力增加，內層壓應力減少，從而減 少△a，達到控制鉸鏈頁安裝孔圓度的目的。可通過模具設計間隙約等于0.8倍材料厚度的方法，使材料受到擠壓變形，以實現內圓弧符合R2．5 mm要求。

(3)尺寸的確定。板料在彎曲過程中會出現圖 6所示現象，即彎曲內層變寬，彎曲外層變窄。為了 保證鉸鏈裝配轉動靈活，在T藝設計時有意識地把彎曲部分減小，缺口部分加大，如圖3所示，彎曲部分設計為20（-0.2-0） mm，缺口部分20（0-0.2） mm。模具設計時考慮該因素，對其進一步控制。

(4)鉸鏈頁上安裝孔 φ5.5mm的位置，不同規(guī)格其尺寸不同，根據配電柜的需要配做，所以，該孔另外安排工序加工。

3 模具設計

鉸鏈彎形模具有許多種，實踐應用也較普遍。但多適應于短型的鉸鏈，而對于長型鉸鏈彎形模具很少見到。圖7是設計的鉸鏈級進模結構(排 樣圖已放大)，圖8(a)、(b)、(c)分別是第1次預彎、 第2次預彎和彎圓的凸、凹模與板料接觸狀態(tài)圖。 因工件有3個工步的彎曲特征，導料卸料板B的長度設計成全程導料，而導料卸料板A的長度設計成 非全程導料、卸料，同時可以避位。因此，該模具 導料卸料板A設計長度為50 mm；安裝到模具的入 料口(見圖7中的件9)。模具適用于普通壓力機；人 工送料或機械化自動送料。鉸鏈頁內孔尺寸精度 是工件的關鍵尺寸，是模具設計的核心。

沖壓過程：① 剪床裁料：把寬度不規(guī)則的邊角 料按需要的長度挑選，剪裁成Lx45 mml② 第1 工 步：條料置于導料卸料板9和12之間，步距定位銷 10定位，沖槽，卸料；③第2工步：第1次預彎、沖槽， 彈性浮料銷浮料、卸料；④第3工步：第1次預彎、沖 槽、第2次預彎，彈性浮料銷浮料、卸料；⑤ 第4工 步：第1次預彎、沖槽、第2次預彎、彎圓，彈性浮料 銷浮料、卸料；⑥完成零件加工。

3．1 2個預彎工步凸、凹模的設計

根據上述工藝分析，第1工步凸、凹模間隙小于 材料厚度，設計為Z=1.2mm；第2工步凸、凹模間隙 大于材料厚度，設計為Z=1.65 mm。

3．2 凸模設計

模具有4個凸模，沖孔凸模2、預彎凸模3、預彎 凸模4和彎圓凸模5是各凸模設計要點。

(1)沖孔凸模2。沖孔凸模在設計時，按照排樣 上的尺寸(22.4±0.15)mm，模具相應尺寸要較大，可 按(22.4+1.5)mm設計，避免因料寬度誤差而影響質 量。其他尺寸可按一般模具設計要求進行設計。

(2)預彎凸模3和預彎凸模4。預彎凸模3和預 彎凸模4設計時，圓角半徑 是關鍵，預彎凸模3的 圓角半徑，按2.5 mm設計；預彎凸模4的圓角半徑r 按2.55mm設計。其目的是保證內孔圓度。

(3)彎圓凸模5。彎圓凸模是模具的核心。沖 壓時，預彎工步2必然有回彈產生，對鉸鏈頁所用材 料不銹鋼和碳鋼分別從材料手冊查出 σn、E值，按照 公式(3)計算出回彈量△a分別6．2°和5．8°。彎圓凸 模設計成圖9所示。 β應小于摩擦角， 應保證回彈 零件正確彎形，如果過小，則會壓壞工件，應參照回 彈量△a 和所確定的β 值計算，其計算結果加一定修 正值，一般修正值可取3～5 mm。尺寸 R根據材料 厚度設計，以保證零件尺寸。

另外，應注意一點就是預彎凸模3、預彎凸模4 和彎圓凸模5在圖9的垂直方向大于被彎曲零件尺 寸，一般在結構空間允許的情況下，單向加大量取 0.5～ 2mm 。

3．3 凹模設計

(1)沖孔凹模設計。沖孔凹模按照一般沖孔凹 模設計即可，不再贅述。

(2)預彎凹模設計?？紤]到凹模剛性，2個工步 的預彎凹模設計成一個整體，如圖10所示。預彎凹 模是鑲于沖孔凹模上，關鍵尺寸是(14．9+0．02)mm， 它應同時保證2個工步預彎間隙。

3．4 導正銷、卸料板、彈性浮料銷設計

(1)導正銷。導正銷的功能是保證步距和對條 料導正定位。導正銷結構如圖11(a)所示。如果因 模具制造產生誤差而使工件步距不合格時，可以修 其直徑D。

(2)彈性浮料銷。彈性浮料銷的功能是為送料 提供方便，同時可從彎形凹模中彈出條料，如圖9（b） 所示。上端面應為圓角，以免劃傷工件表面。

(3)導料卸料板。導料卸料板的功能是卸料和 導向。模具采用雙向剛性卸料板，如圖9(c）所示。 厚度尺寸h應保證條料送進順暢，一般應是預彎凹 模厚度加2～3倍工件厚度。

3．5 步距精度確定

根據資料介紹，多工位級進模步距精度可按 經驗公式(4)計算。

δ=±ωk/2√3 (4)

式中： δ一級進模步距對稱偏差值；ω — 工件沿條 料送進方向最大輪廓基本尺寸(展開后)精度提高3 級后的實際公差值； n——模具設計的工位數；k-- 修正系數(見表2)。

在鉸鏈級進模設計中，ω=0．07 mm，n=5，k= 1.03。經計算，δ=±0.02mm，實際取值±0.02mm，通 過修正定位銷直徑來保證，滿足生產需要。

4 結束語

特型鉸鏈工藝及其級進模設計，是一次嘗試， 兩種材料的零件均試模一次成功，解決了生產中的 實際問題。該模具可生產多種不同長度的鉸鏈，同 時積累了級進模設計經驗，可為生產鉸鏈的同行提 供參考。