叉形件工艺及铣床夹具设计（推动块组件翻铆工艺及夹具设计）

1推动块组件结构分析及工艺方案确定

1.1推动块组件结构分析

图1所示为某接触器推动块组件，采用2个半空心铆钉将2个推动块翻铆在一起，其中推动块1与推动块3材料为塑料，在翻铆过程中需考虑其所能承受的压力，一旦超过压力极限就会产生裂纹而造成报废。2个半空心铆钉材料为H62，具有良好的塑性，适合翻铆成形。铆后要求推动块1与推动块3完整贴合，推动块铆点周围无裂痕，铆钉翻铆后成形面圆滑过渡且无铆裂现象。

图1 推动块组件

1.推动块 2.半空心铆钉 3.推动块 4.动簧片 5.长传动杆 6.压簧 7.短传动杆

1.2翻铆工艺方案确定及铆钉翻铆材料变化规律

1.2.1 翻铆工艺方案确定

翻铆前需将推动块组件的各零件组装完成并插入铆钉，由于铆钉与推动块孔之间是间隙配合，操作不当易使铆钉掉落。传统翻铆工艺采用翻铆铆头在上、支撑铆钉结构在下，自上而下对铆钉进行翻铆，推动块组件传统翻铆夹具结构如图2所示。

图2 传统翻铆夹具结构

传统翻铆夹具虽然能实现2个半空心铆钉的翻铆，翻铆后推动块组件质量也能达到技术要求，但该夹具翻铆过程复杂，为防止铆钉掉落，推动块组件的各零件必须先翻转装上铆钉，然后将夹具下模扣上对其定位，最后再翻转放入翻铆设备中，如图3所示。

图3 翻铆过程

（a）组装零部件 （b） 装铆钉 （c）夹具下模反扣

基于传统翻铆工艺存在生产效率低、一次只能铆一个铆钉、可操作性差的问题，结合人体习惯的操作方式分析，最终确定推动块组件的新翻铆工艺为：翻铆铆头设计在下，自上而下地将各零件放入夹具定位，夹具上模通过翻铆设备提供压力作用于铆钉大端面，一次实现2个铆钉的翻铆。

1.2.2 铆钉翻铆材料变化规律

现研究的铆钉材料是H62，Cu含量为62%，其余成分为Zn，普通黄铜的组织和性能与Zn含量相关，黄铜的强度和塑性会随Zn质量分数的增加而提高。

对于翻铆成形，材料变化可以参照拉伸时应力-应变曲线进行研究，金属材料在外力作用下会经过弹性阶段→屈服阶段→强化阶段→缩颈阶段。翻铆时，铆钉受力后空心部位材料受拉，外层材料受压，材料只允许在弹性阶段到强化阶段进行变形，若出现缩颈现象，表明铆钉会出现铆裂现象；翻铆后，理想状态下铆钉材料变化前、后对比如图4所示。

图4 铆钉翻铆前、后对比

2夹具结构设计

2.1夹具结构分析

新翻铆夹具结构如图5所示，由模柄、上模组件和下模组件组成，其工作过程为：将推动块组件的各零件装入定位块9的型腔中（A×B），再将铆钉放入推动块的相应孔中，如图6所示；上模组件利用定位销14、15与下模组件合模，如图7所示，通过模柄1压住上模组件，使压钉5顶住铆钉大端面，进而推动定位块9沿着导柱10向下运动，直至翻铆铆头18对铆钉进行翻铆；翻铆完成后模柄1向上运动，定位块9在弹簧11的反作用力下回到原始位置，完成一次翻铆动作。

图5 新翻铆夹具结构

1.模柄 2.垫板 3.螺钉 4.固定板 5.压钉 6.螺钉 7.垫片 8.衬套 9.定位块 10.导柱 11.弹簧 12.固定板 13.底座 14.定位销 15.定位销 16.定位柱 17.螺钉 18.翻铆铆头

图6 装件示意图

图7 夹具合模

2.2夹具设计要点

2.2.1 夹具上模组件设计要点

夹具上模组件如图8所示，由垫板2、螺钉3、固定板4、压钉5组成，2个压钉5的大端面需与固定板4的C面平齐，同时2个压钉5小端端面处于同一水平面，这样才能保证2个铆钉在翻铆过程中受力均匀。压钉5材料采用Cr12MoV，热处理硬度为60~62 HRC，保证其有足够的强度。

图8 夹具上模组件

固定板4如图9所示，定位孔1、2分别与定位销14、15采取（0.02～0.04） mm的间隙配合，保证夹具上、下模组件准确合模且便于开模。

图9 固定板

2.2.2 夹具下模组件设计要点

夹具下模组件如图10所示，由螺钉6、垫片7、衬套8、定位块9、导柱10、弹簧11、固定板12、底座13、定位销14、定位销15、定位柱16、螺钉17和翻铆铆头18组成。2个翻铆铆头18小端端面处于同一高度，定位块9的型腔需与推动块组件的外形尺寸采取（0.05~0.1） mm的间隙配合，该间隙既能保证铆钉与翻铆铆头位置不出现过大偏差，防止铆歪现象，又能铆后便于取出推动块组件。翻铆铆头18需采用Cr12MoV，热处理硬度为60~62 HRC，保证其有足够的强度和使用寿命。

图10 夹具下模组件

2.3翻铆铆头设计原理

翻铆铆头的设计影响铆钉翻铆效果，翻铆铆头形成端的主要尺寸是翻铆角度与圆弧半径R。翻铆角度过大，铆钉易铆裂，翻铆角度偏小，则会出现镦铆现象，圆弧半径R则影响材料的流动性。翻铆铆头的设计原理如图11所示，以弯曲点作为中心点，画圆弧半径R等于铆钉壁厚度d的虚拟圆I，根据材料塑性情况，灵活选择翻铆角度β（β≤90°），该角度β与虚拟圆I相切，此时得出交点圆的直径为φ，如图12所示。

图11 翻铆铆头设计

图12 翻铆铆头形成端尺寸

翻铆铆头除了遵循上述的设计原理，并结合实际生产过程中出现的情况进行一些改进，在成形端增加了α角，α角也与虚拟圆I相切，如图13所示，主要原因是考虑推动块为塑料，翻铆时不能使用过大的压力，材料沿α角向外挤压更容易铆紧。

图13 翻铆铆头设计

3夹具制造工艺注意事项

对于夹具上模组件，装配后需保证2个压钉大端面与固定板C面平齐，同时2个压钉小端端面处于同一水平面，即在加工压钉时必须使大、小端面分别加大0.5 mm的调节余量，并与固定板C面先磨平，再翻转后一起磨小端面达到图纸装配尺寸要求。

对于夹具下模组件，装配后需保证2个翻铆铆头的高度一致，由于翻铆铆头采用数控车床一次加工成形，热处理后会产生轻微变形，铆头大端端面需增加0.5 mm余量，热处理后钳工先对其表面进行抛光，然后以小端端面作为基准，磨平大端端面使2个翻铆铆头高度一致，即翻铆铆头的制造工艺为：备料→数控车床加工→热处理→钳工抛光→工磨调整高度。

4铆压设备及夹具调试

铆压设备采用伺服系统控制，能精确地在X、Y、Z轴上移动，所提供的翻铆压力为10 kN。翻铆设备分上、下机构，上机构能沿X轴和Z轴移动，下机构只能沿Y轴前后移动，夹具上、下模组件分别安装于设备的上、下机构上并锁紧，夹具安装如图14所示。

图14 夹具安装

该夹具属于合模式结构，调试简单方便。首先夹具下模组件沿Y轴方向移动，直至与模柄位置重合，此时模柄在X轴方向上的位置应尽量分布于夹具下模组件的中心，保证翻铆过程中压力均匀分布，然后精调模柄在Z轴方向的位移保证铆钉翻铆到位，推动块组件铆钉翻铆后的效果如图15所示。

图15 铆钉翻铆效果

▍原文作者：吴良周何云山姚茂吉邵将王镇

▍作者单位：贵州振华群英电器有限公司

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