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一體式保持架沖壓模具優(yōu)化改進

2019-04-11

張作超　宗曉明
（洛陽軸承研究所有限公司）

　　【摘　要】本文通過對一體式保持架的特點及原沖壓模具結構進行分析，找出合格率低的原因，并對模具結構進行優(yōu)化設計，經生產驗證，產品合格率大幅提高，有效提升了加工效率與產品質量。
　　微型深溝球軸承經常采用一體式保持架，相比于分體式保持架，它具有結構簡單、變形小、裝配方便和容易清洗的優(yōu)點，可以改善軸承旋轉靈活性等動性能指標。
　　一體式保持架一般外形尺寸較小，我公司生產的某型號軸承的一體式保持架外徑為6mm，該型號一體式保持架的工藝流程是：下料→成形切底→沖壓球窩（見圖1），目前，沖壓球窩工序采用的沖壓模具是多年以前設計的，加工出來的產品存在一致性差的問題，且對比測量后發(fā)現(xiàn)球窩均勻性不好，易影響軸承的旋轉靈活性。本文通過對原沖壓模具及一體式保持架自身特點進行分析，對沖壓模具進行了優(yōu)化設計，新模具具有生產效率高、尺寸精度好的特點，提高了加工效率和產品質量。

圖1 一體式保持架工藝流程

　　一、沖壓模具現(xiàn)狀
　　改進前沖壓球窩模具如圖2所示，該模具主要包括左右對開的凹模3、緊固圈4、限位柱5、壓窩鋼球6及凸模7組成。加工時，將毛坯放進凹模3中，定位柱5可以調整毛坯的位置，擰緊螺釘8可以壓緊凹模，然后將鋼球放進凹模，在鋼球表面涂抹潤滑脂，使鋼球可粘在毛坯上，隨后敲打凸模7，凸模7往下移動，因凸模7具有斜坡，可以使鋼球均勻擴散，實現(xiàn)沖壓球窩功能，然后擰開螺釘8，將保持架取出，完成一體式保持架加工。

圖2 原沖壓球窩裝置實物與結構圖

1.基座；2.螺釘；3.凹模；4.緊固套；5.定位柱；6.鋼球；7.凸模；8.內六角圓柱頭螺釘

　　圖3所示為采用該裝置生產的一體式保持架產品放大圖，由圖3可以看出，球窩沖壓不對稱，左右兩側深淺不一致，且不同的球窩深淺也不一致，經過檢查驗收，合格率只有60%左右，而且每沖壓一次球窩，模具都要重新安裝一次，效率不高，影響了產品的正常生產。

圖3 采用原裝置生產的一體式保持架放大圖

　　二、問題分析

　　對存在的問題進行分析，發(fā)現(xiàn)沖壓球窩工序存在以下問題：

　　模具精度。原模具采用了如圖2所示的分體式凹模，雖然可以讓加工后的保持架更容易從凹模中退出，但這種結構存在等分精度不好的問題，而且在沖壓球窩時，鋼球會對凹模造成周向壓力，會對凹模等分精度有不利影響。

　　導向裝置。原沖壓窩模具沒有導向裝置，在沖壓球窩時，鋼球可能會出現(xiàn)偏斜，造成鋼球受力不均，從而造成左右兩側壓窩深度不同。

　　操作方式。該模具采用手工在鋼球表面涂抹潤滑油的方式來保證鋼球不掉落，手工操作的一致性差。

　　鋼球運動軌跡。鋼球在沖壓球窩過程中，屬于自由運動狀態(tài)，極易出現(xiàn)沖壓出的球窩不均勻的現(xiàn)象。

　　三、改進策略

　　經分析，造成沖壓球窩不均勻的根本原因是沖壓模具結構不合理，因此對沖壓模具結構進行如下優(yōu)化設計：

　　設計上下凹模結構，有利于增加模具的等分精度。

　　設計凸模導向裝置，避免鋼球在沖壓時發(fā)生偏斜。

　　設計壓窩自動填球裝置，避免人工填球，大大提高了鋼球運動的導向精度。

　　四、優(yōu)化后模具結構

　　圖4所示為優(yōu)化后的一體式保持架模具結構，沖壓球窩時，首先將毛坯放入上凹模7中，上凹模7下降，頂料筒6將毛坯壓緊，上半凹模7與下半凹模2形成一體化的凹模，整個模具隨上模向下運動，心柱12的斜坡促使鋼球沿鋼球導架11向四周擴散，然后壓入凹模內，Z后，上模向上運動，鋼球在頂桿3與環(huán)形拉簧13的作用下復位，一體式保持架加工完成。

圖4 新壓窩裝置實物與結構示意圖

1、8.彈簧；2.下半凹模；3.頂桿；4.鋼球；5.頂桿導架；6.頂料筒；7.上半凹模；9.上模座；10.工件；11.鋼球導架；12.心柱；13.環(huán)形拉簧；14.導柱；15.限位環(huán)；16.下模座

　　五、效果檢驗

　　圖5所示為采用新結構模具生產的一體式保持架結構，由圖5可以看出，一體式保持架球窩左右形狀一致、均勻性好，而且不同球窩的等分一致性也大幅提高。

圖5 采用新裝置生產的一體式保持架放大圖

 　　目前我們采用新型壓窩裝置已生產加工一體式保持架產品3000件，球窩的等分精度與均勻性均有大幅提高，裝入軸承后進行檢測，旋轉靈活性良好，成品率從60%提升到97%，生產效率大大提高。

來源：《金屬加工（冷加工）》 2018年07期