1推動塊組件結構分析及工藝方案确定

1.1推動塊組件結構分析

圖1所示為某接觸器推動塊組件，采用2個半空心鉚釘将2個推動塊翻鉚在一起，其中推動塊1與推動塊3材料為塑料，在翻鉚過程中需考慮其所能承受的壓力，一旦超過壓力極限就會産生裂紋而造成報廢。2個半空心鉚釘材料為H62，具有良好的塑性，适合翻鉚成形。鉚後要求推動塊1與推動塊3完整貼合，推動塊鉚點周圍無裂痕，鉚釘翻鉚後成形面圓滑過渡且無鉚裂現象。

圖1 推動塊組件

1.推動塊 2.半空心鉚釘 3.推動塊 4.動簧片 5.長傳動杆 6.壓簧 7.短傳動杆

1.2翻鉚工藝方案确定及鉚釘翻鉚材料變化規律

1.2.1 翻鉚工藝方案确定

翻鉚前需将推動塊組件的各零件組裝完成并插入鉚釘，由于鉚釘與推動塊孔之間是間隙配合，操作不當易使鉚釘掉落。傳統翻鉚工藝采用翻鉚鉚頭在上、支撐鉚釘結構在下，自上而下對鉚釘進行翻鉚，推動塊組件傳統翻鉚夾具結構如圖2所示。

圖2 傳統翻鉚夾具結構

傳統翻鉚夾具雖然能實現2個半空心鉚釘的翻鉚，翻鉚後推動塊組件質量也能達到技術要求，但該夾具翻鉚過程複雜，為防止鉚釘掉落，推動塊組件的各零件必須先翻轉裝上鉚釘，然後将夾具下模扣上對其定位，最後再翻轉放入翻鉚設備中，如圖3所示。

圖3 翻鉚過程

（a）組裝零部件 （b） 裝鉚釘 （c）夾具下模反扣

基于傳統翻鉚工藝存在生産效率低、一次隻能鉚一個鉚釘、可操作性差的問題，結合人體習慣的操作方式分析，最終确定推動塊組件的新翻鉚工藝為：翻鉚鉚頭設計在下，自上而下地将各零件放入夾具定位，夾具上模通過翻鉚設備提供壓力作用于鉚釘大端面，一次實現2個鉚釘的翻鉚。

1.2.2 鉚釘翻鉚材料變化規律

現研究的鉚釘材料是H62，Cu含量為62%，其餘成分為Zn，普通黃銅的組織和性能與Zn含量相關，黃銅的強度和塑性會随Zn質量分數的增加而提高。

對于翻鉚成形，材料變化可以參照拉伸時應力-應變曲線進行研究，金屬材料在外力作用下會經過彈性階段→屈服階段→強化階段→縮頸階段。翻鉚時，鉚釘受力後空心部位材料受拉，外層材料受壓，材料隻允許在彈性階段到強化階段進行變形，若出現縮頸現象，表明鉚釘會出現鉚裂現象；翻鉚後，理想狀态下鉚釘材料變化前、後對比如圖4所示。

圖4 鉚釘翻鉚前、後對比

2夾具結構設計

2.1夾具結構分析

新翻鉚夾具結構如圖5所示，由模柄、上模組件和下模組件組成，其工作過程為：将推動塊組件的各零件裝入定位塊9的型腔中（A×B），再将鉚釘放入推動塊的相應孔中，如圖6所示；上模組件利用定位銷14、15與下模組件合模，如圖7所示，通過模柄1壓住上模組件，使壓釘5頂住鉚釘大端面，進而推動定位塊9沿着導柱10向下運動，直至翻鉚鉚頭18對鉚釘進行翻鉚；翻鉚完成後模柄1向上運動，定位塊9在彈簧11的反作用力下回到原始位置，完成一次翻鉚動作。

圖5 新翻鉚夾具結構

1.模柄 2.墊闆 3.螺釘 4.固定闆 5.壓釘 6.螺釘 7.墊片 8.襯套 9.定位塊 10.導柱 11.彈簧 12.固定闆 13.底座 14.定位銷 15.定位銷 16.定位柱 17.螺釘 18.翻鉚鉚頭

圖6 裝件示意圖

圖7 夾具合模

2.2夾具設計要點

2.2.1 夾具上模組件設計要點

夾具上模組件如圖8所示，由墊闆2、螺釘3、固定闆4、壓釘5組成，2個壓釘5的大端面需與固定闆4的C面平齊，同時2個壓釘5小端端面處于同一水平面，這樣才能保證2個鉚釘在翻鉚過程中受力均勻。壓釘5材料采用Cr12MoV，熱處理硬度為60~62 HRC，保證其有足夠的強度。

圖8 夾具上模組件

固定闆4如圖9所示，定位孔1、2分别與定位銷14、15采取（0.02～0.04） mm的間隙配合，保證夾具上、下模組件準确合模且便于開模。

圖9 固定闆

2.2.2 夾具下模組件設計要點

夾具下模組件如圖10所示，由螺釘6、墊片7、襯套8、定位塊9、導柱10、彈簧11、固定闆12、底座13、定位銷14、定位銷15、定位柱16、螺釘17和翻鉚鉚頭18組成。2個翻鉚鉚頭18小端端面處于同一高度，定位塊9的型腔需與推動塊組件的外形尺寸采取（0.05~0.1） mm的間隙配合，該間隙既能保證鉚釘與翻鉚鉚頭位置不出現過大偏差，防止鉚歪現象，又能鉚後便于取出推動塊組件。翻鉚鉚頭18需采用Cr12MoV，熱處理硬度為60~62 HRC，保證其有足夠的強度和使用壽命。

圖10 夾具下模組件

2.3翻鉚鉚頭設計原理

翻鉚鉚頭的設計影響鉚釘翻鉚效果，翻鉚鉚頭形成端的主要尺寸是翻鉚角度與圓弧半徑R。翻鉚角度過大，鉚釘易鉚裂，翻鉚角度偏小，則會出現镦鉚現象，圓弧半徑R則影響材料的流動性。翻鉚鉚頭的設計原理如圖11所示，以彎曲點作為中心點，畫圓弧半徑R等于鉚釘壁厚度d的虛拟圓I，根據材料塑性情況，靈活選擇翻鉚角度β（β≤90°），該角度β與虛拟圓I相切，此時得出交點圓的直徑為φ，如圖12所示。

圖11 翻鉚鉚頭設計

圖12 翻鉚鉚頭形成端尺寸

翻鉚鉚頭除了遵循上述的設計原理，并結合實際生産過程中出現的情況進行一些改進，在成形端增加了α角，α角也與虛拟圓I相切，如圖13所示，主要原因是考慮推動塊為塑料，翻鉚時不能使用過大的壓力，材料沿α角向外擠壓更容易鉚緊。

圖13 翻鉚鉚頭設計

3夾具制造工藝注意事項

對于夾具上模組件，裝配後需保證2個壓釘大端面與固定闆C面平齊，同時2個壓釘小端端面處于同一水平面，即在加工壓釘時必須使大、小端面分别加大0.5 mm的調節餘量，并與固定闆C面先磨平，再翻轉後一起磨小端面達到圖紙裝配尺寸要求。

對于夾具下模組件，裝配後需保證2個翻鉚鉚頭的高度一緻，由于翻鉚鉚頭采用數控車床一次加工成形，熱處理後會産生輕微變形，鉚頭大端端面需增加0.5 mm餘量，熱處理後鉗工先對其表面進行抛光，然後以小端端面作為基準，磨平大端端面使2個翻鉚鉚頭高度一緻，即翻鉚鉚頭的制造工藝為：備料→數控車床加工→熱處理→鉗工抛光→工磨調整高度。

4鉚壓設備及夾具調試

鉚壓設備采用伺服系統控制，能精确地在X、Y、Z軸上移動，所提供的翻鉚壓力為10 kN。翻鉚設備分上、下機構，上機構能沿X軸和Z軸移動，下機構隻能沿Y軸前後移動，夾具上、下模組件分别安裝于設備的上、下機構上并鎖緊，夾具安裝如圖14所示。

圖14 夾具安裝

該夾具屬于合模式結構，調試簡單方便。首先夾具下模組件沿Y軸方向移動，直至與模柄位置重合，此時模柄在X軸方向上的位置應盡量分布于夾具下模組件的中心，保證翻鉚過程中壓力均勻分布，然後精調模柄在Z軸方向的位移保證鉚釘翻鉚到位，推動塊組件鉚釘翻鉚後的效果如圖15所示。

圖15 鉚釘翻鉚效果

▍原文作者：吳良周何雲山姚茂吉邵将王鎮

▍作者單位：貴州振華群英電器有限公司

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