不銹鋼鎖具零件的粉末冶金成形模具改進(jìn)

洪亞亮+李丹丹+符乃科??

摘 要：為避免后續(xù)加工，可用粉末冶金工藝一次成形出復(fù)雜形狀的鎖具結(jié)構(gòu)件。但成形模具在壓制時會出現(xiàn)下沖與陰模夾粉嚴(yán)重導(dǎo)致被拉斷的問題，阻礙了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。通過對產(chǎn)品和模具的研究，重新設(shè)計了一種“一模雙穴”的模具結(jié)構(gòu)，不僅解決了下沖單側(cè)受壓發(fā)生傾斜的問題，順利開展生產(chǎn)，而且極大提升了效率，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：模具改進(jìn)；鎖具零件；粉末冶金成形

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.27.087

采用粉末冶金替代傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)不銹鋼鎖具零件已經(jīng)成為一種趨勢。粉末冶金零件以其較低的表面粗糙度和后續(xù)少無切削的特點，受到客戶的認(rèn)可。圖1所示產(chǎn)品是鎖具上常用的結(jié)構(gòu)件。這款產(chǎn)品的外形較復(fù)雜，表面質(zhì)量要求較高，采用粉末冶金模壓方式可直接成形出最終形狀并達(dá)到要求的表面狀態(tài)。

1 成形模具

粉末冶金壓機(jī)只能沿軸向運動，原則上如果出現(xiàn)與壓制方向垂直（即徑向）的孔，則不能用壓機(jī)直接一次成形。為了避免后續(xù)加工，一次成形出圖1產(chǎn)品的最終形狀，選取通孔方向為壓制方向設(shè)計模具。采用上一下二的模具結(jié)構(gòu)，上沖成形有孔的端面，下沖成形圓弧面，帶臺階的芯桿成形中間的矩形槽和通孔。壓制狀態(tài)如圖2所示。

2 壓制缺陷

壓制開始時，芯桿垂直進(jìn)入上沖導(dǎo)孔。壓制過程中，下沖沿圓弧面受到金屬粉末的側(cè)向擠壓，由于存在配合間隙，下沖向圓弧受力方向發(fā)生傾斜，同時芯桿圓柱部位受到壓坯側(cè)壓，但受限于上沖導(dǎo)孔而產(chǎn)生彎曲變形。隨著壓制頻數(shù)的增多，下沖傾斜程度增加，圓弧背面與陰模的摩擦力逐漸增強(qiáng)，夾粉現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，直到下沖被拉斷；另外，芯桿圓柱部分會由于彎曲變形程度逐漸達(dá)到極限而發(fā)生斷裂。據(jù)統(tǒng)計，在實際生產(chǎn)中，壓制數(shù)量達(dá)到700件左右時，由于脫模時芯桿回彈力增大造成壓坯圓孔開始產(chǎn)生裂紋；當(dāng)壓制數(shù)量達(dá)到1000件左右時模具就會發(fā)生損壞，必須更換新模具才能繼續(xù)生產(chǎn)。這不僅造成了生產(chǎn)成本的大幅增加，還延長了生產(chǎn)周期，嚴(yán)重制約了該產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)展。

3 模具改進(jìn)

進(jìn)過對產(chǎn)品和模具結(jié)構(gòu)的分析，認(rèn)為可以采用一種新的模具結(jié)構(gòu)來一次成形該產(chǎn)品，延長其使用壽命。在原模具使用過程中，下沖與陰模夾粉，隨著壓制數(shù)量的增加夾粉現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，最終導(dǎo)致下沖被拉斷、陰模被拉傷，另外芯桿圓柱部位會發(fā)生斷裂，都是由于下沖圓弧部位受到壓坯側(cè)壓發(fā)生傾斜所致。解決了下沖傾斜的問題，其它問題就能迎刃而解。利用力的相互作用原理，結(jié)合產(chǎn)品的形狀特點，設(shè)計了一種新的模具結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后的模具裝配圖及分部件

改進(jìn)后的模具由一個上沖、一個下沖和兩支同樣形狀尺寸的芯桿組成，兩支芯桿安裝在同一個活動底座。設(shè)計的突破點是“一模雙穴”，即一次可成形出兩個產(chǎn)品壓坯。下沖設(shè)計為兩個產(chǎn)品圓弧面“背靠背”的形狀，成形壓制時可相互抵消掉粉末對圓弧面的側(cè)壓力，從而使下沖保持豎直狀態(tài)不發(fā)生傾斜，從根本上解決了下沖與陰模夾粉以及芯桿受壓變形的問題。這樣的設(shè)計使模具壽命得到極大的延長，據(jù)粗略統(tǒng)計，壓制頻數(shù)在十萬次左右時才需要更換被磨損的模具。如此不僅生產(chǎn)任務(wù)能夠順利開展，而且成形效率是原來的兩倍，消除了交期拖延的現(xiàn)象。批量生產(chǎn)兩年來，產(chǎn)品質(zhì)量都很穩(wěn)定。

4 結(jié)論

改進(jìn)后的模具結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)粉末冶金模壓“一出一”的模具設(shè)計思想，基于產(chǎn)品的形狀特點，創(chuàng)新性地應(yīng)用了“一模雙穴”的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使下沖受到的單向側(cè)壓力相互抵消，有效解決了下沖與陰模夾粉導(dǎo)致被拉斷的問題。不僅延長了模具的使用壽命，節(jié)約了成本，而且極大地提升了生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。同時，產(chǎn)品質(zhì)量可靠、穩(wěn)定，為其它類似形狀產(chǎn)品的一次成形生產(chǎn)模具設(shè)計提供了借鑒。

參考文獻(xiàn)

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