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金属管材扩孔工艺分析及扩孔工装的改进设计

 GXF360 2019-11-07

目前金属管材包含(spcc)钢管、(TP2M/TU2M)铜管、(1060-1080)铝管等材质对接时使用插接连接的方式(见图1),方式为管材一端进行扩孔,另一端直通管材,两端进行配合插接焊接。

图1 金属管材对接方式

管材在扩孔过程中由于改前的设备经常采用螺纹式紧固连接机构,并且其冲头模具每次装夹更换均会出现冲头与模具同心度偏的问题(见图2),并且调节同心度方法是依靠有经验的技工完成,效率较低。

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与此同时螺纹式扩孔冲头及夹具在使用过程中由于设备存在振动,造成设备关键部位出现轻微的位置偏差,造成相对应的位置公差累计,最终造成管材扩孔出现直线度、平行度差的问题,产品插接后使用时产生泄漏。

图2

1. 改前工装模具结构

图3 扩孔改前结构

1.伸缩套具 2.冲头3.锁紧限位套 4.定位螺母

改前结构(见图3)将扩孔冲头安装进气缸伸缩套具1内将冲头2外丝部位外漏并套如定位螺母4,将锁紧限位套3紧固到位,然后将定位螺母4从外层装入冲头外丝,紧固。将扩孔夹具锁紧模芯安装到位紧固后,将管材放入扩孔锁紧模芯,冲头在气缸作用下,对管材进行扩孔。管材在扩孔过程中的机械振动,实际冲头、模芯存在不同心,产品出现不同程度的偏头问题。

上述方法虽能实现管材扩孔,但都存在诸多弊端,且需要耗费很多时间调整冲头及夹具的同心度,所以需要一种稳定可靠的、效率高的扩孔机构来满足行业需求。

2. 改进后的扩孔模具结构设计

图4为扩孔模具的结构简图,该工装模具共三部分构成:第1部分是管材夹紧部分:由活动模座5、固定模支架6、固定夹模7、导柱4、活动夹模3、气缸SI-125×25 18组成;第2部分是扩孔导向部分:由连接杆12、扩孔机冲头11、扩孔座10、导套压块9、导套8以及可调行程气缸13组成;第3部分是支撑部分由台面1、支架14、底座16、电磁阀系统17、脚踏阀组件15组成。

设备运行方式:首先,将扩孔机冲头11挑出,并将冲头尾部的楔形槽结构装入连接杆12内槽中,冲头前段套入导套8中,然后将导套8运行到扩孔座10下,放下导套压块9并将螺栓锁紧,产品管材紧靠放入到固定夹模7中,踩下脚踏阀组件15,气缸18运行,连带活动夹模3运动,管材固定好完毕后,可调行程气缸13运行,冲头11对管材进行扩孔完毕后冲头返回启动区,完成一次管材扩孔。

图4 为扩孔模具的结构

1.台面 2.气缸座 3.活动夹模4.导柱 5.活动模座 6.固定模支板7.固定夹模 8.导套 9.导套压块10.扩孔座 11.扩孔机冲头 12.连接杆13.可调行程气缸SIJ-125×50-50 14.支架 15.脚踏阀组件 16.底座300M-2F 17.电磁阀系统 18.气缸SI-125×25

3. 工作部分详述及注意事项

图5为扩孔工作部分组合图。

加工和使用过程需注意以下几点:

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图5 扩孔工作部分组合
1.活动夹模 2.固定模支板 3.固定夹模4.连接杆 5.导套压块 6.扩孔机冲头7.导套组成扩孔导向部分 8.扩孔座

(1)冲头、导套采用材料为T10工具钢,减少冲头的磨损以及更换频次,连接杆、固定模支板、固定夹模、活动夹模采用材料为45钢,淬火调质硬度38~42HRC, 与工件接触的表面粗糙度为Ra1.6μm。

(2)所有与工件接触的棱角倒钝,防止工件划伤。

(3)冲头与夹紧模之间的间隙为0.6~0.7mm,防止工件夹伤或划痕。

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4. 结语

通过管材扩孔工艺的分析,针对现有设备工装模具的不足,改进后的设备,可以做到快速更换冲头、模具。由于增加了新的导向机构,扩孔后直线度、同心度得到了很好的保证,很多经常出现的问题得到了根本的解决。

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