連接片兩端卷圓模結構設計

鮑東紅，楊貴方

（陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞 721300）

1 引言

某小型電磁繼電器產品中所用的連接片，其形狀尺寸如圖1所示。該連接片兩端頭部均需要卷圓，按正常工藝需要切斷、一端卷圓、另一端卷圓，由于連接片尺寸小，二次卷圓時定位基準不可靠，完工后制件尺寸一致性差，難以保證制件設計要求。針對這一問題，設計了如圖2 所示的模具結構，確保制件定位可靠，并能同時完成壓料、切斷和兩端卷圓。

圖1 連接片

2 模具結構設計及其工作過程

2.1 模具結構設計

模具結構如圖2 所示，其中圖2a 為模具開模狀態，圖2b為模具閉合狀態。該模具由上模部分和下模部分組成，上模部分包括：連接頭9，與機床進行活動連接，上模座10，上托11，導套8，楔塊14（推動活動壓塊運動），楔塊13（推動活動切刀運動），楔塊12（推動齒條運動），卷圓芯子24。

圖2 卷圓模

下模部分包括：下模座1，墊板2，襯板3，導料塊4，蓋板5，導向支架6，導柱7，定長鑲件15；齒輪軸16，在齒條17 帶動下旋轉，實現制件卷圓動作，齒條17，復位彈簧18，擋塊19，固定壓塊20，固定切刀21，活動切刀22，活動壓塊23。

2.2 模具工作過程

模具開模狀態下（見圖2a），原材料通過導料塊進入模具型腔，在模具型腔內依次通過切刀、齒輪軸、壓緊塊，與定長鑲件接觸后，送料停止；模具上模開始下行，楔塊14推動活動壓塊23向模具型腔內運動，與固定壓塊20一起壓緊制件原材料；上模繼續下行，楔塊13 推動活動切刀22 向模具型腔內運動，與固定切刀21共同完成制件原材料的切斷；同時，卷圓芯子24下行插入齒輪軸16中心孔，形成制件卷圓型芯；上模進一步下行，楔塊12推動齒條17向模具內腔運動，帶動齒輪軸16 一起繞著卷圓芯子24 轉動，完成制件卷圓。

模具開模時，上模隨機床滑塊一起向上運動，其中楔塊12、楔塊13、卷圓芯子24、楔塊14上行，分別與齒條17、活動切刀22、齒輪軸16、活動壓塊23 脫離。齒條17、活動切刀22、活動壓塊23，分別在18 復位彈簧，復位鋼絲的作用下恢復到初始位置，準備下一個循環動作。

3 模具工作零件設計

3.1 齒輪軸與卷圓芯子設計

如圖3 所示，齒輪軸上的齒輪16-3 與齒條嚙合，齒條往復直線運動，帶動齒輪軸作旋轉運動，從而實現制件卷圓的動作。卷圓芯子24工作時插入齒輪軸上的中心孔16-4，形成固定軸。齒輪軸轉動時其上的扇形柱16-1，繞卷圓芯子旋轉，并推擠制件原材料繞卷圓芯子運動卷圓形成。

圖3 齒輪軸與卷圓芯子

在模具開模狀態下，制件原材料在導料板4 的導向作用下，可順利通過齒輪軸；模具合模時，由于活動壓塊23首先動作，可使制件原材料可靠固定在設定位置，保證卷圓芯子插入齒輪軸中心孔后，制件原材料在齒輪軸上扇形柱16-1 與卷圓芯子24 之間空隙（見圖3），為下一步卷圓動作做好準備。

齒輪軸上的扇形柱16-1是推動制件原材料繞卷圓芯子24卷圓的部位，其頭部形狀的斜面在制件成形時與制件材料接觸，頭部形狀如圖3所示。在轉軸頭部形狀尺寸設計時，首先需要考慮到制件材料需通過它與卷圓芯子之間的間隙，因此，其離中心孔距離需略大于中心孔半徑與材料厚度之和；另外還需綜合考慮齒輪軸運動過程與制件材料的干涉及齒輪軸頭部強度等因素，從而選取選取合適的尺寸形狀。

通過卷圓成形過程分析可知，卷圓孔徑尺寸主要由卷圓芯子直徑大小決定，考慮到材料回彈，模具設計制造時卷圓芯子一般按制件卷圓孔徑尺寸下限控制。

3.2 楔塊與活動塊設計

在此模具中使用了3組楔塊結構：分別是：楔塊14與活動壓塊組合，完成制件原材料壓緊定位動作；楔塊13與活動切刀組合，完成制件原材料的切斷動作；楔塊12與齒條配合，推動齒輪軸完成制件卷圓動作。

下面以楔塊14 及與其配合的活動壓塊設計為例做簡要說明。如圖4所示，由于楔塊14斜面與活動壓塊配合，因此設計時角度α=β。

在模具設計時，首先根據實際需要，確定活動壓塊需要水平運動的工作行程L，使L′=L，再根據三角函數關系H′=L′/tagβ，可計算出H′值。

在楔塊14設計時，由于楔塊懸臂較長，考慮到其強度和可靠性，取L1=1.5～2.5L′，最后計算出H1。H1必須小于或等于模具的閉合行程H0，否則需對L′、L1等參數進行修正，重新計算。

4 模具調試

模具在工作過程中，需要依次完成壓料、卷圓芯子插入齒輪軸中心孔、切斷、卷圓等動作，而這些動作的完成主要依靠楔塊推動活動塊來實現，因此各滑塊間的高度差必須嚴格控制，才能實現各工步的協調有序進行。

在計算模具閉合行程H0時,可以將活動塊等效在同一平面高度，根據各工步動作情況給出楔塊高度差。

式中H1、H2、H3——表示楔塊14、楔塊13、楔塊12垂直移動距離

Δh1——楔塊14與楔塊13之間高度重疊距離

Δh2——楔塊13與楔塊12之間高度重疊距離

X——開模狀態下楔塊與活動塊之間初始距離

經過計算可得出模具閉合行程H0，再選擇壓力機滑塊行程S≥H0，在模具安裝調試時壓力機滑塊行程按計算出來的H0進行調整。

5 結語

此模具巧妙地利用了多組楔塊、活動塊組合及齒輪軸、齒條嚙合裝置，使模具在壓力機的一個運動循環內，實現壓料、切斷、卷圓等動作，實現了我公司小型繼電器用簧片、觸點、連接片等制件的自動化生產，不僅能大幅提高制件生產效率，同時也可避免微小制件多次裝夾難以定位，表面容易劃傷等問題，提高了制件質量的一致性。此外，此模具結構對其它一端卷圓制件的生產也具有一定的借鑒推廣意義。