手表主夾板精沖孔模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

趙魯燕 桂林電子科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 北海 536000

手表主夾板精沖孔模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

趙魯燕 桂林電子科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 北海 536000

針對(duì)手表主夾板精沖孔模結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)凸模固定板中少數(shù)坐標(biāo)位置度超差孔進(jìn)行精度修正，提高了手表主夾板精沖孔模具的沖孔坐標(biāo)位置度精度及工作穩(wěn)定性。

坐標(biāo)位置度；精沖孔；精度修正

引言

機(jī)械手表生產(chǎn)屬高技術(shù)、高精度的儀表生產(chǎn)行業(yè)，機(jī)械手表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與其他生產(chǎn)性行業(yè)相比具有生產(chǎn)周期長(zhǎng)、加工難度大、精度高等特點(diǎn)。特別是手表主夾板，其作用相當(dāng)于一臺(tái)復(fù)雜機(jī)器基座，在所有手表零部件中加工工藝最復(fù)雜、加工難度最大。除表殼和表帶外，幾乎所有零手表部件均安裝在主夾板上。

通常，機(jī)械手表主夾板有37個(gè)孔，其中有16個(gè)孔坐標(biāo)位置度為φ0.016 mm、10個(gè)孔坐標(biāo)位置度為φ0.02 mm、2個(gè)孔坐標(biāo)位置度為φ0.06 mm，沖孔后各孔出刀口不允許有毛刺。為保證孔系統(tǒng)坐標(biāo)位置精度，一般選擇一次精沖完成。但由于生產(chǎn)主夾板板料材質(zhì)不均，粗沖孔工序中某些孔位置度超差，致使精沖孔工序加工余量不足，此外所用模具結(jié)構(gòu)存在的缺陷加劇了精沖孔坐標(biāo)位置度波動(dòng)。主夾板精沖孔后，多數(shù)孔坐標(biāo)位置度往往達(dá)不到工藝圖紙規(guī)定的技術(shù)要求，嚴(yán)重影響機(jī)械手表走時(shí)精度和走時(shí)延續(xù)性，成為長(zhǎng)期制約手表質(zhì)量提高的技術(shù)瓶頸。

1 主夾板結(jié)構(gòu)分析

實(shí)際生產(chǎn)中，造成主夾板精沖孔各孔系統(tǒng)坐標(biāo)位置度超差的主要原因是粗沖孔模具和精沖孔模具結(jié)構(gòu)缺陷。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)各類機(jī)械手表主夾板生產(chǎn)中，粗沖孔模和精沖孔模常采用蘇聯(lián)結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱蘇式結(jié)構(gòu)）模具。該模具凸模為護(hù)套式凸模，凹模為組合式凹模，凹模為圓筒凹模壓入凹模座而成。蘇式結(jié)構(gòu)模具具有凸模剛度好、凸凹模易更換、便于維修等特點(diǎn)，特別適合沖制孔徑小、孔深長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)孔。但在沖制手表主夾板坐標(biāo)位置度要求高的工件孔時(shí)，常存在以下缺陷：

1）護(hù)套與凸模之間采用間隙配合，沖孔時(shí)凸模在護(hù)套內(nèi)會(huì)有晃動(dòng)，沖裁位置度要求很高的孔時(shí)，易造成所沖孔坐標(biāo)位置度波動(dòng)大；

2）凸模直身部分較長(zhǎng)，沖孔時(shí)易彎曲、剛度差。若粗沖孔加工孔坐標(biāo)位置度不理想或坐標(biāo)超差時(shí)，易造成精沖孔預(yù)留量不足，加之板料材質(zhì)分布不均，易使精沖孔坐標(biāo)位置度超差嚴(yán)重。

3）凹模是將圓筒形凹模壓入凹模座而形成。凹?？鬃鴺?biāo)位置度上易存在積累誤差，在將圓筒形凹模擠壓進(jìn)凹模座時(shí)，凹?？卓跁?huì)產(chǎn)生坐標(biāo)偏移影響精沖孔坐標(biāo)質(zhì)量。

2 改進(jìn)措施

2.1 凸模結(jié)構(gòu)改進(jìn)

圖1 凸模結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖

如圖1所示，對(duì)蘇式結(jié)構(gòu)精沖孔模進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，由護(hù)套式改進(jìn)為軸臺(tái)式結(jié)構(gòu)。軸臺(tái)式凸模工作部分H長(zhǎng)度只預(yù)留凸模沖入工件深度外加凸模刃磨余量，避免了凸模與護(hù)套有間隙、凸模的晃動(dòng)，改善了沖頭直身長(zhǎng)、沖孔時(shí)易彎曲等缺陷。

2.2 凸模材料更換

凸模材料由高速鋼改為硬質(zhì)合金鋼YG6以增加凸模剛度，凸模固定板材料選用CrWMn，熱處理硬度HRC58-60。凸凹模固定板間采用過(guò)盈配合，過(guò)盈量0～0.002mm。改進(jìn)后凸模剛度、強(qiáng)度、耐磨性和壽命等均大大增加。沖孔時(shí)不易抖動(dòng)和彎曲，即使在精沖孔余量不足的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生較大孔坐標(biāo)位置度偏移，沖孔質(zhì)量和穩(wěn)定性均得以提高。

2.3 凹模結(jié)構(gòu)改進(jìn)

圖2 凹模結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖

如圖2所示，凹模結(jié)構(gòu)由壓入式結(jié)構(gòu)改進(jìn)為整體結(jié)構(gòu)，凹模材料選用CrWMn。整體式凹模結(jié)構(gòu)加工工藝如下:

1）利用凸模在凹模上壓印各凹模孔；

2）精密鏜床按各孔坐標(biāo)位置預(yù)鉆孔；

3）反面擴(kuò)鉆各孔、保證預(yù)鉆孔預(yù)留3mm長(zhǎng)度；

4）預(yù)鏜各孔，凹模孔留有0.1mm加工余量；

5）凸模壓切各凹模孔口成形；

6）凹模熱處理：硬度要求HRC58-60。

上述凹模加工工藝有兩大技術(shù)特點(diǎn)：凹?？卓谟赏鼓呵谐鰜?lái)，凸凹模間為零間隙，沖孔時(shí)不易偏斜；精沖各孔后孔出刀口毛刺極小，且各孔坐標(biāo)位置度高、穩(wěn)定性好。

2.4 改進(jìn)凸模固定板制作工藝

1）采用精磨鏜床在凸模固定板上預(yù)鉆各孔；

2）熱處理：硬度要求HRC58-60；

3）端面磨平：平行度0.01mm、表面粗糙度Ra0.4μm；

4）慢走絲線切割加工各孔，要求一定的位置度、垂直度、孔徑公差等；

5）檢驗(yàn)各孔坐標(biāo)位置度，如仍有坐標(biāo)位置度超差，可增設(shè)精磨工序修正，具體措施如下：

①選擇高精度車床，制作專用夾具

專用夾具制作如圖3所示，夾具結(jié)構(gòu)與車床卡盤(pán)相似,夾具一端與車床主軸相接，另一端加工成帶有波紋圈的圓平面。在波紋平面相應(yīng)位置鉆攻兩個(gè)螺紋孔用于安裝凸模固定板的壓緊板。夾具需進(jìn)行熱處理，硬度要求為HRC43-48，最后磨平。波紋圈平面度要求0.015mm以內(nèi)，表面粗糙度要求Ra0.4μm，可有效減少模固定板平面與夾具波紋圈平面接觸面積、提高接觸平行度。波紋圈平面與車床主軸垂直度在直徑φ150 mm平面范圍內(nèi)要達(dá)到0.015mm，使精磨修正的各孔與固定板上平面的垂直度滿足要求。

圖3 主夾板專用夾具制作

圖4 高速風(fēng)動(dòng)磨頭

② 安裝高速風(fēng)動(dòng)磨頭

取下高精度車床的方刀架，換裝圖4所示高速風(fēng)動(dòng)磨頭，安裝時(shí)需仔細(xì)調(diào)整高速風(fēng)動(dòng)磨頭主軸與夾具波紋圈平面垂直度，要求橫向進(jìn)給全程(約8～10 mm)垂直度為0.005mm。高速風(fēng)動(dòng)磨頭轉(zhuǎn)速調(diào)至5～8萬(wàn)轉(zhuǎn)／分，轉(zhuǎn)速太高易燒壞磨頭或使其產(chǎn)生振動(dòng)。磨頭橫向進(jìn)退距離，以正好磨完整個(gè)孔配合面為宜，縱向進(jìn)給約0.01 mm/次，進(jìn)給量過(guò)大會(huì)使孔壁產(chǎn)生較大錐面。

③ 精磨修正各坐標(biāo)位置度超差孔

安裝凸模固定板前先去除凸模固定板平面毛刺，并對(duì)凸模固定板平面進(jìn)行研磨，然后用汽油清洗夾具波紋平面和凸模固定板。初裝夾凸模固定板時(shí)不要夾得太緊，以便調(diào)整加工孔裝夾位置。調(diào)整孔位置方向與孔坐標(biāo)偏差方向相反,偏差距離大小相等。調(diào)整好后要慢慢扭緊夾緊板，使凸模固定板在刃磨修正超差孔過(guò)程中不產(chǎn)生偏移。

3 改進(jìn)效果分析

實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)以上結(jié)構(gòu)改進(jìn)，主夾板粗沖工序、主夾板精沖工序各孔的加工質(zhì)量均得以大幅提高，滿足了生產(chǎn)工藝要求。

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Structure of watch main splint is introduced,according to the structure of watch main split precision punching hole and some holes with common quality defects coordinates positional tolerance in punch-retainer plate are modified, coordinates position degree and precision punching hole operation stability of the main split are greatly improved.

Coordinates position degree; Precision punching hole;Accuracy correction

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.082