摘要:提出了利用预制底孔来减小橡胶零件冲制时自然收缩量波动范围的工艺方案。解析了夹布橡胶薄膜高精度尺寸孔的加工工艺参数设计方法。生产实践证明:采用预冲底孔的方法冲制夹布橡胶薄膜,尺寸波动小于0.02mm,而用原工艺加工的尺寸孔的波动达到0.15mm.
工艺分析
图1为夹布橡胶薄膜零件,毛坯由棉布和橡胶热压成形,零件中心孔尺寸6.5沬mm,冲孔处薄膜厚度2.4mm;要求所冲制的孔尺寸满足6.mm,切断面平直,夹布骨架无抽丝现象。
图一夹布橡胶薄膜零件（单位mm）
对该零件的原加工工序为:领取毛坯→冲中心孔→冲切→去绒毛→检验。此过程存在的主要问题是:
1)中心孔尺寸6..mm公差小,难以保证稳定性;
2)骨架为棉布,切断面绒毛长;
3)冲孔处胶料厚度较厚,切断面不能满足平直要求。
以上问题严重降低了零件的合格率,更因毛坯成本极高,零件成本大幅攀升。
图2为冲制中心孔的手打模(1.2l冲头刃口为斜刃,底座由聚氯乙烯板制作,初步解决了切断面不平直及绒毛长的问题。具体做法是:制作手打模,主要工作部件——冲头采用斜刃口,没计刃口尺寸时考虑橡胶薄膜冲制过程中产生的自然收缩,确定为o6.omm。冲制孔时,首先确保薄膜定位可靠,冲头由定位板引导,下衬聚氯乙烯板进行冲制。该工装及操作过程经多年实践证明,便捷、可靠。所冲制的孔符合设计的外观要求,但孔尺寸经常出现超差现象,影响因素有两点:一是冲头刃口的锋利程度;二是原材料毛坯的状态。这两点均与冲制时橡胶薄膜的自然收缩量有关。
图二手打模结构简图
1-斜刃冲头;2-定位压板;3-聚氯乙烯板
将冲头工作尺寸定为d6.60~6.68mm,分组加工,每批零件冲孔前先选取若干数量的零件进行试冲,以选取合适的冲头[3,4,5,61.
此方法虽然使超差问题得到了较大的改善,但试验件的消耗对于昂贵的夹布橡胶薄膜毛坯显然是不经济的。另外,即便选取了合适的冲头;但由于薄膜个体的差异,冲孔尺寸仍会有一些波动,也会产生超差品。
为进一步解决冲孔尺寸波动问题,年成立了本攻关小组,致力于此项目的研究,摸索出一种航空用夹布橡胶薄膜高精度尺寸孔的加工方法。
冲裁工艺设计
Ⅰ控制冲孔中橡胶的自然收缩量
冲制橡胶时,当冲子切入坯料,在刃口切割的同时,刃口两面同时对材料进行挤压,使材料分别向冲子的孔内和孔外流动。但由于向孔内流动的阻力较大,使得一部分本应向孔内流动的材料流向了孔外。这部分材料在冲切结束后产生弹性恢复量,使得零件的内孔收缩变小(图3)。改进后的工艺是在冲孔前增加一道冲制预制底孔工序,有了这样的底孔l,橡胶受压后会比较均匀地向孔内和孔外流动.从而大幅度减小冲孔时的收缩变形,提高冲孔质量和孔径尺寸的稳定性。
图3无底孔冲裁橡胶流动示意图
Ⅱ确定预制底孔尺寸
夹布橡胶薄膜冲裁的应用范围并不广泛,没有太多的经验数据可以借鉴,具体可行的预制底孔尺寸方法更是未见报道
本项目实施过程中,通过试验的方法,摸索出一套比较合理的确定预制底孔尺寸的方法。
预制底孔尺寸计算公式为:
D底孔=D-2K×t(1)
式中:D底孔为薄膜毛坯预冲底孔尺寸(mm);D为薄膜零件孔尺寸(mm);K为留边系数,取0.5~0.7mml12.;t为橡胶薄膜厚度(mm)。
式(⑴)适用于计算橡胶制品和夹布橡胶薄膜制品冲孔加工前的预制底孔尺寸,从而可获得较高的加工精度。
Ⅲ实施过程
夹布橡胶薄膜(图⑴)基体材料为橡胶,织物FZ-85,零件中孔尺寸6..mm。加工方法包括如下步骤:
1)领取薄膜毛坯;
2)利用图2所示的专用手打模进行冲孔前底孔的加工,底孔尺寸为:D底孔=6.5-2×0.5×2.4=4.1mm;
3)利用图2所示的专用手打模进行薄膜零件中孔的加工,冲头尺寸为:D=(1.02×6.53).o.01=6.66.0.01mm;
4)冲制薄膜零件的外形并去除绒毛;
5)检验。
参考文献
[1]罗益旋.最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册[M].长春:银声音像出版社,.
[2]张正修.冲模结构设计方法、要点及实例[M].北京:机械工业出版社,.
[3]郑家贤.冲压工艺与模具设计实用手册[M].北京:机械工业出版社,.
[4]成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社,.
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编辑：赵文杰
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