链环弯曲成型工艺分析与模具设计

田建忠

【摘 要】链环在工业制造领域的应用比较普遍，一般多用于需要加装安全防护装置的场合。由于链环的规格型号较多，使用单位通过向专业生产厂家订制，不但费时费工，而且成本也会加大。本文针对链环的成型机理进行了工艺分析，设计出一种简单、高效的弯曲成型模具，解决了多品种、中小批量制造链环的工艺技术问题，满足了产品的使用要求，对类似规格型号的链环成型具有一定的参考价值。

【关键词】链环成型；工艺分析；模具设计

【Abstract】Application of links in the field of industrial manufacturing is relatively common， generally used for the need to install safety protection device applications. Due to links specifications more units used by custom to professional manufacturers， not only time-consuming， but the cost will also increase. This process according to the analysis of forming mechanism of chain， design a simple. Bending forming die efficient， solves the technical problems of many varieties， small batch manufacturing chain， the product meets the requirements， which has a certain reference value for similar types of forming links.

【Key words】Links forming； Technological analysis； Mould design

1 问题的提出

链环在工业制造领域有着广泛的应用，一般多用于需要加装安全防护装置的场合，重要部位使用时还要求组装后的链环进行拉力试验，满足拉伸性能要求后方可投放使用。根据使用工况的不同特点，链环的规格型号较多，其外型尺寸、形状结构也各有差异，如果是使用在需要大批量应用的场合，可以考虑采用向专业生产厂家采购订制的方法来解决，而对于多品种、中小批量的应用场合，选择专业厂订制则不但费工费时，而且还会加大生产制造成本，为此根据生产需要设计出简便、易行、高效的成型模具进行制造，及时满足生产现场多规格、中小批量的需求就显得尤为必要。

2 链环成型机理分析

链环的规格型号很多，应用场合也不尽相同。图1所示的链环尺寸要求应用于铁路货车某关键零部件的安全防护场合，要求成组链环的抗冲击强度高，与零部件的联接做到安全、牢固、可靠。该链环的材质采用20钢制造，根据使用性能要求，成型后的链环需组合串接在一起，接口处采用对接焊机高频瞬间加热后自动焊接，焊接后进行正火热处理以消除焊接时产生的热应力，从而改善焊接接口处的机械性能，成型后的链环需经喷砂处理后进行拉力试验，满足拉伸性能要求后方可投入使用。

根据图1所示的链环尺寸要求分析，其成型工艺大致可分以下几种方案来实现：

方案一：圆钢校直→自动送料→切断→弯曲成型与组合套环自动一次完成。

方案二：圆钢切断→弯曲一端→掉头弯曲另一端→重复以上动作将链环组合串接为一体。

方案三：圆钢切断→两端一次弯曲成型→重复以上动作将链环组合串接为一体。

综合以上分析可以看出，方案一的优点是自动化程度高、适用于专业化大批量生产的场合，但需配置专用的链环弯曲成型机组，一次性投入的成本较大。方案二的优点是模具结构简单，成本低，但动作繁锁，生产效率不高。方案三的优点是操作简单、效率较高，特别适合多规格、中小批量的生产制造，本方案决定采用方案三进行设计。

根据图1 所示的链环尺寸要求绘制出链环组合串接后的三维效果图见图2所示[1]。

链环作为封闭型结构，成型时的尺寸控制和脱模是制造工艺的关键所在，为了满足工艺制造要求，可采用伸缩式模芯来满足以上要求，同时为了确保成型后的链环尺寸不反弹，弯曲前对坯料进行加热及模具成型后实施保压的措施来加以解决。

3 鏈环弯曲成型模结构原理[2-3]

模具所用的设备选用100吨单柱校正压装液压机，优点是使用安全、动作平稳。模柄1与设备上压头联接在一起，底座8安装在设备工作台面上，上、下模调好位置后进行紧固。当压力机活块运行到模具的下死点后可进行适当时间的保压，以防止链环尺寸的回弹，本模具采用铰链式滚轮结构，一次冲程能够完成整个工件的弯曲工作。

为确保弯曲成型的顺利实现，延长模具的使用寿命，弯制前需对毛坯棒料进行加热，选用高频感应局部瞬间加热，可以满足批量化生产的需要。加热温度为850～900℃，使金属材料达到奥氏体转变温度，得到细密的珠光体组织，以改善链环成型后的机械性能，同时也便于成型和防止尺寸反弹。

工作时，先把切割、加热后的棒料放在芯子7上，由定位角铁17定位，然后调节推杆14至合适距离。推杆14分上下两段，由正反螺杆连成一体，可十分方便地调节运动距离。压力机滑块下降时，由于推杆14的作用力，使两侧转板15沿固定支点同时作旋转运动，两滚轮18随之运动，把棒料弯曲成形。当压力机滑块上升时，固定在模柄上的筋板9带动挡板11拨动杠杆4，使压缩弹簧12受力压缩，芯子7后退进行卸料。当挡板11与杠杆4位置脱开后，芯子7在压缩弹簧12的作用下退回到原始位置，以便为第二次弯曲做好准备。为使单个链环串联在一起，芯子7中间开有槽口，在进行弯制第二环时，先把已弯制好的链环放在芯子7的槽口中，然后把棒料放在芯子上进行第二环弯曲。在弯曲过程中，棒料穿入第一环中弯成链环，这样重复之工作直至所需链环数量。为克服弯曲后链环的回弹变形，芯子7的中间部分制成凹形。

芯子7和滚轮18作为链环成型时的关键件和易损件，工作时承受着较大的冲击、摩擦。为提高其使用寿命，采用热模具钢Cr12MoV，热处理硬度58HRC～62HRC[4]。当链环尺寸形状改变时，只需更换芯子7，调整转板15的几何尺寸位置即可满足制造要求。

4 结论

链环弯曲成型模具的投入使用，极大地方便了现场工人的操作，解决了产品加工过程中一次成型的技术难题，与单工位成型方案相比，提高工效三倍以上，满足了产品的质量要求，具体来讲有以下几个特点：

（1）投资少、见效快。只需制作一套成型模具，配置一台压力机就可十分方便地组织生产。

（2）操作简单、经济实用。对操作者的技术等级要求不高，模具的调整、维护相对简单，只要按照动作要领进行操作，就可十分便捷、有效、经济地解决了链环成型的技术难点。

（3）安全可靠、效率较高。采用油压机和一次成型模具，可有效地保证模具的安全使用要求，对提高工作效率带来益处。

（4）能够满足多规格、中小批量生产的需要，因此该解决方案具有推广和应用价值，对类似规格型号的链环成型工艺有一定的参考和借鉴作用。

【参考文献】

[1]尚凤武.CAXA创新三维CAD教程[M].北京：航空航天大学出版社，2004.

[2]王文斌.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]杨江河，魏永良.现代模具制造技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]史美堂.金属材料及热处理[M].上海：上海科学技术出版社，1984.

[责任编辑：朱丽娜]