万向吊环压弯件加工工艺优化研究

文/张来星，秦威，张科·山东神力索具有限公司

万向吊环，又称作万向旋转吊点，广泛应用于大型装备、航空器材、风机发电等场合的吊装作业；此产品为我公司新产品的定型产品，共计15个规格，开发一年以来，由于加工成形过程中存在加工误差，装配后的成品经常出现弹簧弹力不一致的情况：间隙过小时，弹簧弹力过大，大吊环转动不畅；间隙过大时，弹簧弹力太小，吊环自由滑落，给吊装过程带来不便。

产品零部件及产品情况描述

产品形状如图1所示，万向吊环使用时，将螺栓固定在有内螺纹的起吊基座上，起吊基座有两个功能：吊环于XY平面内在0°～90°任意调节起吊角度，且在弹簧力的作用下在任意角度都保持不滑落。产品底座可以绕螺栓轴向360°自由转动，吊环可以绕底座转动；从而实现在3维空间内，任意角度轻松完成吊装作业需求。

图1 产品形状

产品情况描述

根据以往生产经验，吊环、螺栓、轴套1、轴套2、弹簧片加工精度都不存在问题，只有底座是锻压后需要经过二次压弯成形，成形时，需将吊环套在底座里面。我们经过分析，主要问题集中在底座压弯件上面，普通的压弯工装如图2所示。传统双滚轮结构，压弯后有张口，需要在有平面的地方合口后镦平压紧，这种成形方法本身没有问题，但是对于这种产品，压弯后的空间尺寸是与弹簧片配合的重要尺寸，每个压弯的零件尺寸必须保持一致性。然而用这种方式，由于底座收缩率、厚度的不同，压弯后的尺寸都不一样。

图2 普通的压弯工装

压弯后，还需要加工配合轴套1、轴套2的通孔，原工装钻孔基准如图3所示，众所周知图中影响弹簧弹力是否均匀的直接因素为A尺寸的大小。改进前采用的是传统的边线到距离控制钻孔的位置。底座沿箭头方向靠顶端定位，以保证D尺寸。由此种方法得到的A尺寸大小完全受C和B尺寸的影响。B和C尺寸的变化能否控制好，会成为弹簧弹力是否均匀一致的关键。

图3 原工装钻孔基准

接下来我们来看B和C的变化情况：B受模具老化和切边模具老化因素变化较小。C尺寸为底座压弯后得到，底座较长收缩量不一致，锻压得到的毛坯厚度不一致导致压弯后C尺寸变化较大，压弯过程存在不一致性，从而导致弹簧A处空间忽大忽小，不便受控。

新加工工艺优化方案

针对以上问题，我们重新研究，打破常规思路，从压弯成形和钻孔定位两个方面逐一突破。

压弯工艺工装优化

为了得到较一致的压弯后产品形状，我们重新设计工装，这样生产的产品质量和加工效率都会提高，外观一致性有保证，可以降低工人劳动强度，原理图见图4、图5。

第一步，压弯如图4所示，我们采取用冲床拉伸，直接把吊环和底座放一块，吊环内孔穿入压杆，上冲头下压压杆，压杆带动吊环向下运动拉动底座，在拉伸模腔的作用下，底座两边向中间合口成形，吊环底部被拉成椭圆形。

图4 压弯工艺

第二步，由于底座在拉伸成形过程中，与吊环接触的底部受力较大，产生变形较大的椭圆形，需要二次校正，将椭圆校正为圆形。如图5所示，我们设计了校正工装。

图5 校正工装

压弯后钻孔工艺工装优化

钻孔工装主要是对定位基准的重新定义，优化原理图如图2所示，钻孔大小和螺栓直径为目前我们可控的尺寸，在此处不予考虑其公差。我们可以在工装底板上装配两个限位块，以吊环肩部为定位基准，底座沿箭头方向，在液压缸预紧力作用下，直到吊环与限位块接触，调整限位块与钻头的中心距离到图纸尺寸，就可以得到一致性的图3中A的尺寸，避免了吊环、底座压弯、底座钻孔叠加的加工误差，以此来保证弹簧弹力相同（图6），并且具有可调节性，得到了合格的产品，图7所示。

图6 改进后的工装

图7 合格的产品

结束语

本文目的是为了解决产品底座压弯后形状不一、尺寸不一，导致弹簧对吊环弹力的不一致性的问题。从理论层面，确定了模块化生产的思路，把产品当作一个模块，只考虑产品与其他件配合的主要尺寸保持一致，其他内部配合尺寸，采用单件匹配的原则使用专用定位工装，使得内部尺寸不全一致的批产品，在使用中需要转动吊环时所需力的大小相同。通过对改进后的工装做验证和产品生产的批量使用。产品弹簧弹性得到控制，压弯工装改进后压弯件质量得到改进，采用单件匹配的基准定位钻孔位置，保证了弹簧片的压缩距离一致性，有效的解决了弹簧弹力不一致的问题，提高了生产效率和产品一次下线合格率。