發動機連接器接觸片級進模設計

游 健，朱 潯，侯 毅

（成都宏明雙新科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引言

圖1 所示為某發動機連接器接觸片零件，其在發動機中起連接及信號傳輸作用。零件材料為磷青銅帶C5210，材料厚度為0.30 mm，硬度較高，抗疲勞性、抗腐蝕性好，具有良好的彈性。零件彎曲重點控制尺寸公差為±0.03 mm，角度公差為±1°，零件與發動機機座裝配后不能有擦傷、變形，需滿足彈性要求，相對位置無偏差。零件生產批量為1 000萬件，沖速為200 次/min，模具使用壽命≥2 000 萬沖次，零件形狀復雜、精度要求高、生產批量大，模具制造中要求凸、凹模鑲件易拆卸、且互換性好。

圖1 零件結構

1 成形工藝分析

零件右端為“M”形接卡槽，中間成形凸包，便于卡緊插針，因此要求材料彈性較好。零件自由狀態下為口部彈開，裝配后口部貼合且要具有一定的彈性。零件形狀較復雜、重點控制尺寸公差要求高，表面需潔凈、不能有劃傷、擦傷，彎曲處不能存在開裂、起皺。零件由于彎曲高度較高，抬料高度也較高，模具沖速控制在200 次/min，為保證零件成形質量和生產效率，決定采用級進模進行生產。

2 零件成形難點分析

（1）圖2 所示為零件局部形狀，左、右彎曲支腳展開已經干涉，所以對彎曲成形的先后順序有要求，需提前成形“U”形彎曲，但“U”形提前完全成形到位又會導致最后彎曲時凹模強度變差，因此最后成形時只能采用無凸模鑲件彎曲。

圖2 零件局部結構一

（2）圖3 所示零件局部形狀成形難點在于支腳彎曲高度高，造成模具抬料高度高，且模具彎曲抽芯多，抽芯行程長。

圖3 零件局部結構二

3 排樣設計

零件展開后形狀不規則，需綜合考慮材料利用率、載體方式的選擇、零件成形可靠性等，為提高材料利用率，先選擇斜排的方式，將待成形零件旋轉10°～30°，同時考慮零件抽芯成形時工位的布置。載體的位置選擇在無彎曲的平面區域，且需要保證載體有足夠的強度，以保證模具生產的穩定性，局部排樣方案如圖4所示。

圖4 局部排樣方案

零件整體排樣如圖5 所示，待成形零件傾斜20°，成形工藝包括沖裁、向下彎曲、抽芯向下彎曲、杠桿向上彎曲、整形、抽芯成形、側彎成形等。選擇零件中段不成形的部分作為載體，為保證載體強度，且最大化載體的連接面積，同時還采用“框架式”結構，使載體形成一個封閉的框架，保證抬料、送料、成形的可靠性。因零件成形步距較大，成形工位都安排導正釘導正；為保證重點彎曲尺寸，在零件重要尺寸成形工位處設置微調機構。

圖5 排 樣

零件主要成形工序如圖6、圖7所示。

圖6 主要成形工序一

圖7 主要成形工序二

（1）向下彎曲：成形“U”形彎曲中外側支腳。

（2）擺桿彎曲：利用擺動彎曲結構，通過2 個動作達到向下成形87°。

（3）抽芯彎曲：向下彎曲凹模采用可移動式結構，因為零件在成形后包在凹模外側，為了實現開模后抬料、送料，將凹模設計為移動式結構。

（4）杠桿彎曲：該彎曲為向上彎曲，卸料板先壓料，利用卸料行程，通過打桿傳遞到杠桿上實現向上彎曲。

（5）彎曲：向下成形“M”卡槽中外側支腳。

（6）向下彎曲：向下成形“M”卡槽中內側支腳。

（7）抽芯彎曲：向下彎曲凹模采用可移動結構，方便抬料、送料。

4 模具結構

模具結構如圖8所示，導柱采用滾珠導柱，為實現凸、凹模快速更換，凸模采用壓板結構，卸料彈簧安裝在上托板上，可以在不取卸料彈簧的情況下直接取下卸料板更換凸模。凹模鑲件采用側面導板壓住，取下對應側面導板后，從背面敲擊孔可取下凹模鑲件。由于零件彎曲較多，且公差要求高，零件彎曲后都有微調整形結構，方便尺寸調整。

圖8 模具結構

由于零件多處向下彎曲成形會包裹凹模鑲件，必須將凹模鑲件設計為移動抽芯結構，在模具閉合時，帶料導正并與凹模板貼緊后，斜楔隨上模向下運動，推動滑塊上的抽芯凹模到位，上模繼續帶動成形凸模向下，完成彎曲。之后彎曲凸模后退，斜楔后退，滑塊在復位彈簧的作用下，帶動凹模鑲件退出，帶料進行抬料、送料。由于彎曲處抽芯距離較長，斜楔運動距離也較長，卸料行程會變大，為了縮短模具卸料行程，采用壓桿先將帶料導正并壓在凹模表面，斜楔推動滑塊帶動抽芯凹模鑲件到位，卸料板壓住帶料開始彎曲。抽芯和壓桿結構如圖9所示。

圖9 抽芯和壓桿結構

彎曲中存在支腳較短，且彎曲角度小于90°時，采用常規結構無法一次成形，因此采用擺桿機構，如圖10 所示。成形步驟分解為：第1 步擺桿凸模在卸料板的導向下實現待成形零件彎曲；第2 步凸模繼續向下運動，在凹模鑲件斜面接觸下實現擺動彎曲，該結構簡單，調整方便、可靠。

圖10 擺桿彎曲機構

5 主要零件加工

模具板件材料選擇SKD11，固定板、卸料板和凹模板型孔采用慢走絲加工，導柱、導套孔采用坐標磨床加工，精度為0.002 mm。模具中沖裁及成形零件使用進口粉末高速鋼，采用慢走絲、成形磨、光學曲線磨加工，精度為0.002 mm。

彎曲凸模如圖11 所示，采用粉末冶金高速鋼，具有材料硬度高，顆粒細的優點。采用線切割、成形磨、光學曲線磨加工，成形處粗糙度值為Ra0.1 μm，在磨削加工后由鉗工進行研磨拋光，再進行DLC 涂層（類金剛石涂層），這樣可以延長彎曲凸模使用壽命，減少彎曲擦傷，提升零件成形質量。

圖11 彎曲凸模

6 結束語

零件為連接器的典型代表件，模具結構經過改進及優化，解決了零件彎曲支腳高、抬料高、卸料行程大的難題。經生產實踐驗證：模具生產穩定，動作可靠，對類似零件的成形具有一定的參考作用。