凸轮瓦成形工艺及模具设计

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1 引言

 

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图1为某型号发动机上的凸轮瓦零件，图2为其展开图，材料为08F和铝的复合体，外层材料为08F，内层材料为铝，料厚2.5mm，要求大批量生产。

 

2 零件工艺分析

 

从图1零件图和图2展开图可以看出，该零件实质上是一个由半圆形、圆形油孔和J字形油槽组成的圆环形零件，但圆环在卷圆成形时，其接头处为大小两组(共4个)圆形搭接挤压搭紧成形，从而增加了卷圆成形难度。同时由于该零件在卷圆成形后为达到产品质量要求，其外表面要进行磨削加工，内表面要谴削加工。考虑到料厚的限制，故在卷圆成形时要尽量减小其内外表面的圆柱度误差，以提高后续机加工工序的生产效率，降低废品率。

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3 成形工艺方案分析

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根据零件工艺特点，该零件成形的难点是如何协调好各油槽和卷圆成形工序的关系，以及怎样实现卷圆成形时的挤压搭紧，并努力减小卷圆成形零件的圆柱度误差。

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方案1采用落料(同时冲出∮8mm半圆孔)、压印J字形油槽、卷圆〔预弯、二弯、三弯卷圆成形)、冲∮7mm孔、芯棒整形的工艺方案。试验发现，此方案冲压工序多，产品合格率低，主要原因是冲∮8mm半圆孔对后续的卷圆成形工序存在影响，冲∮7mm孔时对前道的卷圆成形工序也有不良影响。

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方案2采用图3所示成形工艺，即落料(∮8mm半圆孔不冲出)、压印、卷圆(预弯、二弯、三弯卷圆澎形)、芯棒整形、铣床加工∮8mm半圆孔、钻床加工∮7mm孔。该方案不但解决了方案1存在的缺点、同时提高了卷圆精度，节约了设备投入，提高了生产效率。经试验，该方案比较合理。

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4　卷圆成形模具结构

 

零件经落料、压印油槽后，卷圆成形即成为成形工艺的难点，在卷圆成形时采用了3次弯曲以满足成形要求。

预弯时将条料两侧压弯成R25mm的1/8圆弧;二弯时将经过预弯的工件弯曲成底部为R25mm的半圆形，从而使两侧成U形;三弯卷圆成形时，将经过二弯后的零件直接放入卷圆模中经挤压卷圆使接头处搭紧成形。

图4所示为二弯成形模结构。由于该零件材料较厚，工件弯曲变形大，故防止弯曲回弹和保证模具刃口寿命成为模具结构设计中最大的难点。采用图4模具结构，将2根圆柱凹模镶嵌在凹模镶块中，其两端以固定挡块固定于凹模镶块上，该结构成功地解决了上述问题。

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图5所示为三弯卷圆成形模结构，卷圆采用带芯棒的方式，以保证卷圆时工件的圆柱度。卷圆前将芯棒放入二弯后的预制件，再放入卷圆成形模中卷圆成形，最后在模外取出芯棒。

1.上模座 2.导套 3.导柱 4.凹模镶块
5.下模座 6.圆柱凹模 7.固定螺栓
8.固定挡块 9.凹模 10.凸模
11.凸模固定板 12.垫板

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1.上模座2.凸模垫板3.导套4.
导柱5.凸模6.凸模固定板7.凹模
8.凹模固定板9.凹模垫板10.下模座

5 结束语

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该成形工艺方案成功地解决了零件在卷圆成形时接头处的搭紧、圆环的精度及模具在使用过程中的修配等问题，经工厂实际生产证明，成形工艺可靠，模具结构合理，尤其对凸轮瓦的系列化生产具有指导意义。