模具內(nèi)組裝的接觸元件級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

王長(zhǎng)喜，姜宇鵬

（東莞市中一合金科技有限公司，廣東 東莞 523775）

0 引 言

在技術(shù)發(fā)展的背景下，傳感器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等元器件性能的提升，對(duì)對(duì)應(yīng)的成形制件的要求也會(huì)提高。成形制件的級(jí)進(jìn)模也朝著高精度、集約化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，一些常規(guī)的成形方法不能滿足制件精度和批量生產(chǎn)的要求，需要不斷創(chuàng)新，通過(guò)設(shè)備優(yōu)化、級(jí)進(jìn)模的自動(dòng)化組裝及批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)解決常規(guī)成形方法的難題。

1 材料性能與工藝分析

圖1所示端子的材料為SPCC，料厚（0.8±0.02）mm；彈片的材料為SUS301-H，料厚（0.15±0.01）mm，單面預(yù)鍍AgNi0.15的厚度為30 μm；成形制件為薄板類，適合級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。

圖1 制 件

此類制件的生產(chǎn)工藝一般為單件生產(chǎn)后再組裝，制件由端子和彈片組成，組裝結(jié)構(gòu)上是在端子上沖φ1.1 mm的凸包，在彈片上沖φ1.2 mm的孔，在單件生產(chǎn)完成后再進(jìn)行手工或半自動(dòng)組裝。由圖1可知，彈片成形后對(duì)組裝部位有遮擋，可用于放置組裝夾具的空間較小，僅1.4 mm左右，且組裝夾具還需預(yù)留一定的空間，方便組裝前后制件的放置和取出，這樣會(huì)導(dǎo)致夾具強(qiáng)度較弱，組裝前后制件的放置和取出不方便，生產(chǎn)效率低，難以大批量生產(chǎn)。結(jié)合制件的形狀，分析后設(shè)計(jì)了2個(gè)制件在同1副模具中完成沖孔、切邊、組裝、彎曲、落料等工藝。組裝前對(duì)端子和彈片進(jìn)行必要的沖孔、壓凸包、切邊等，再在模具內(nèi)進(jìn)行組裝，然后進(jìn)行后續(xù)的彎曲和落料，圖2所示為2個(gè)制件的展開(kāi)結(jié)構(gòu)，2種不同材料厚度的制件組裝在一起后進(jìn)行彎曲是成形的難點(diǎn)。

圖2 端子與彈片展開(kāi)結(jié)構(gòu)

2 排樣設(shè)計(jì)

2.1 整體工位設(shè)計(jì)

端子和彈片排樣如圖3所示，該方案端子采取橫排方式，單邊網(wǎng)狀帶料。在保證制件成形精度的前提下，為了節(jié)省材料成本，雙側(cè)載體變成了單側(cè)載體。采用導(dǎo)正銷對(duì)帶料進(jìn)行精定位，送料步距為17 mm，彈片的帶料垂直端子的帶料送進(jìn)，端子先成形凸包，彈片沖孔，彈片與端子在鉚接的同時(shí)被切斷，彈片再隨端子送到下個(gè)工位進(jìn)行再次鉚接整形，彈片依次彎曲直至整個(gè)制件成形完成。制件的總體成形工位為：①壓V形槽；②沖孔；③粗切邊；④沖孔；⑤沖異形孔；⑥壓凸包；⑦沖異形孔；⑧倒角；⑨倒角；⑩切邊；[11]沖孔 ；[12]壓凸包；[13]彈片切斷；[14]鉚接 ；[15]鉚接整形 ；[16]彎曲 ；[17]切邊 ；[18]彎曲 ；[19]彎曲 ；[20]彎曲 ；[21]彎曲整形 ；[22]倒角 ；[23]彎曲 ；[24]彎曲 ；[25]彎曲整形 ；[26]落料。

圖3 排樣方案

2.2 彈片成形工藝設(shè)計(jì)

彈片主體經(jīng)過(guò)5個(gè)工位彎曲成形，整個(gè)成形制件是組裝后再?gòu)澢?，彎曲前彈片主體在端子的下側(cè)，僅露出1.66 mm，特別是彈片彎曲位置完全在端子的下面，不能按普通彎曲設(shè)計(jì)，給成形造成了一定的困難，可行的方案是彈片的彎曲要用斜楔機(jī)構(gòu)，彈片關(guān)鍵彎曲工位如圖4所示。

圖4 彈片關(guān)鍵彎曲工位

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程

模具整體外形尺寸為545 mm×290 mm×193 mm，裝配結(jié)構(gòu)如圖5所示。模板采用耐磨性較好的冷作模具鋼DC53，熱處理硬度為60～62 HRC。模具成形零件設(shè)計(jì)為鑲件結(jié)構(gòu)，既節(jié)約材料控制制造成本，又可使模板加工工藝簡(jiǎn)化，同時(shí)在鑲件磨損時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速更換。彈片的彎曲成形使用了較多的斜楔機(jī)構(gòu)，磨損將會(huì)影響最終成形的穩(wěn)定性，模具零件采用SKH-9的材料，并鍍鈦處理，有效延長(zhǎng)了模具的使用壽命。組裝后彈片在各工序的定位依靠端子的導(dǎo)正銷進(jìn)行精定位，在彈片成形前利用彈壓式卸料板和下模板上的浮升壓料塊一起壓住端子和彈片的鉚接位置，防止成形時(shí)扯動(dòng)帶料而影響整個(gè)制件最終的成形，盡量減小成形時(shí)側(cè)向力對(duì)成形制件尺寸的影響。彎曲成形后一般會(huì)出現(xiàn)回彈，彎曲過(guò)程中采用校正法，增加一道模具外側(cè)彎曲整形工位，達(dá)到了較好的效果。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

模具組裝原理：成形彈片的帶料送入模具中與端子組裝后再成形，根據(jù)制件結(jié)構(gòu)與尺寸要求，模具設(shè)計(jì)中彈片與端子需有2～3 mm的帶料浮升落差，保證組裝的進(jìn)行。組裝的基本工序是端子預(yù)先向下成形φ1.1 mm的凸包，彈片沖出φ1.2 mm的孔，隨帶料送到預(yù)定位置，如圖6（a）所示。隨著上模的下行，固定在上模的定位導(dǎo)正銷8插入彈片1的孔中進(jìn)行精定位，保證組裝精度。同時(shí)凸模固定塊10和鉚接壓料凹模5一起套進(jìn)端子凸包將與彈片1壓住并繼續(xù)下行。當(dāng)卸料板與下模板閉合時(shí)，固定在下模的鉚針6凸出鉚接壓料凹模5，與上模的鉚接凸模11一起進(jìn)行端子與彈片的鉚接，如圖6（b）所示。上模繼續(xù)下行至下止點(diǎn)，裝在夾板上的切斷凸模9與下模的切斷凹模3將彈片切斷，如圖6（c）所示，這樣在1個(gè)沖壓循環(huán)中完成了端子與彈片的組裝。

圖6 組裝原理

3.2 彈片成形設(shè)計(jì)

彈片是固定在端子的下面，采用斜楔機(jī)構(gòu)成形，將模具的上下成形方式改成水平成形方式，共采用5個(gè)工位才完成彈片的成形。端子是在彈片彎曲完成后再進(jìn)行成形，采用先預(yù)彎曲45°再?gòu)澢?0°的方法完成。關(guān)鍵工位16為彈片的初步成形。彈片和端子貼合，彈片在使用斜楔機(jī)構(gòu)成形過(guò)程中，彈片和端子之間縫隙太小，斜楔滑塊無(wú)法準(zhǔn)確地伸入端子和彈片的中間，滑塊偶爾會(huì)推到彈片的側(cè)面，將彈片推變形，不能保證彈片成形的尺寸和穩(wěn)定性，所以在卸料板上設(shè)計(jì)了一個(gè)活動(dòng)式的推料塊18，如圖7所示。在斜楔機(jī)構(gòu)的滑塊37向前運(yùn)動(dòng)接觸彈片之前，卸料板上的推料塊18在彈簧的作用下彈出，頂在彈片露出端子的1.66 mm的部位，將彈片推開(kāi)與端子成一定的角度，如圖7（c）所示。斜楔機(jī)構(gòu)的滑塊37向前運(yùn)動(dòng)首先接觸推料塊18的斜度，隨著滑塊的前進(jìn)，推料塊18受力彈簧被壓縮，推料塊18向上移動(dòng)，滑塊37繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，滑塊的端部順利插入端子和彈片的中間。斜楔機(jī)構(gòu)的滑塊繼續(xù)向前，與成形凹模36進(jìn)行彈片的預(yù)彎曲成形，如圖7（d）所示。通過(guò)以上方法解決了彈片的第1次成形，隨后18、19、20工位使用斜楔機(jī)構(gòu)即可順利成形。

圖7 工位16彎曲成形

3.3 端子整形調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

彈片成形完成后，接著要成形端子的2支插腳，先預(yù)彎曲45°，再?gòu)澢?0°。已經(jīng)成形好的彈片的位置對(duì)端子彎曲有影響，為保障成形的穩(wěn)定性和模具維修的便利，增加彎曲成形整形工位，如圖8所示。在卸料板上設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸式的夾塊機(jī)構(gòu)，工作過(guò)程為上模向下運(yùn)動(dòng)，斜楔1開(kāi)始接觸活動(dòng)鑲件2，活動(dòng)鑲件2受力后圍繞芯軸3為中心旋轉(zhuǎn)，彈簧4被壓縮，活動(dòng)鑲件2的另一端推動(dòng)成形制件6彎曲，再與成形鑲件7進(jìn)行整形，上模運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)整形完成。上模上行，斜楔向上運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)鑲件2在彈簧4的作用下張開(kāi)，脫開(kāi)制件6，上模繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，制件隨帶料浮起，進(jìn)入下一工位，完成端子90°的整形。

圖8 工位23～25彎曲成形

4 結(jié)束語(yǔ)

級(jí)進(jìn)模內(nèi)進(jìn)行2種不同厚度制件的組裝，研究了其成形工藝方法及原理。在模具內(nèi)先組裝再成形，多次使用斜楔機(jī)構(gòu)完成彈片的成形，端子在成形時(shí)需避開(kāi)已經(jīng)組裝好的彈片，對(duì)成形端子的凹模強(qiáng)度有一定的影響，設(shè)計(jì)了一套安裝在卸料板上的整形機(jī)構(gòu)，保證端子成形的穩(wěn)定性。實(shí)際生產(chǎn)證明，該制件的排樣方案合理，成形工藝可行，最終成形的制件尺寸穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，為類似制件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)提供經(jīng)驗(yàn)。