连接片两端卷圆模结构设计

鲍东红，杨贵方

（陕西群力电工有限责任公司，陕西宝鸡 721300）

1 引言

某小型电磁继电器产品中所用的连接片，其形状尺寸如图1所示。该连接片两端头部均需要卷圆，按正常工艺需要切断、一端卷圆、另一端卷圆，由于连接片尺寸小，二次卷圆时定位基准不可靠，完工后制件尺寸一致性差，难以保证制件设计要求。针对这一问题，设计了如图2 所示的模具结构，确保制件定位可靠，并能同时完成压料、切断和两端卷圆。

图1 连接片

2 模具结构设计及其工作过程

2.1 模具结构设计

模具结构如图2 所示，其中图2a 为模具开模状态，图2b为模具闭合状态。该模具由上模部分和下模部分组成，上模部分包括：连接头9，与机床进行活动连接，上模座10，上托11，导套8，楔块14（推动活动压块运动），楔块13（推动活动切刀运动），楔块12（推动齿条运动），卷圆芯子24。

图2 卷圆模

下模部分包括：下模座1，垫板2，衬板3，导料块4，盖板5，导向支架6，导柱7，定长镶件15；齿轮轴16，在齿条17 带动下旋转，实现制件卷圆动作，齿条17，复位弹簧18，挡块19，固定压块20，固定切刀21，活动切刀22，活动压块23。

2.2 模具工作过程

模具开模状态下（见图2a），原材料通过导料块进入模具型腔，在模具型腔内依次通过切刀、齿轮轴、压紧块，与定长镶件接触后，送料停止；模具上模开始下行，楔块14推动活动压块23向模具型腔内运动，与固定压块20一起压紧制件原材料；上模继续下行，楔块13 推动活动切刀22 向模具型腔内运动，与固定切刀21共同完成制件原材料的切断；同时，卷圆芯子24下行插入齿轮轴16中心孔，形成制件卷圆型芯；上模进一步下行，楔块12推动齿条17向模具内腔运动，带动齿轮轴16 一起绕着卷圆芯子24 转动，完成制件卷圆。

模具开模时，上模随机床滑块一起向上运动，其中楔块12、楔块13、卷圆芯子24、楔块14上行，分别与齿条17、活动切刀22、齿轮轴16、活动压块23 脱离。齿条17、活动切刀22、活动压块23，分别在18 复位弹簧，复位钢丝的作用下恢复到初始位置，准备下一个循环动作。

3 模具工作零件设计

3.1 齿轮轴与卷圆芯子设计

如图3 所示，齿轮轴上的齿轮16-3 与齿条啮合，齿条往复直线运动，带动齿轮轴作旋转运动，从而实现制件卷圆的动作。卷圆芯子24工作时插入齿轮轴上的中心孔16-4，形成固定轴。齿轮轴转动时其上的扇形柱16-1，绕卷圆芯子旋转，并推挤制件原材料绕卷圆芯子运动卷圆形成。

图3 齿轮轴与卷圆芯子

在模具开模状态下，制件原材料在导料板4 的导向作用下，可顺利通过齿轮轴；模具合模时，由于活动压块23首先动作，可使制件原材料可靠固定在设定位置，保证卷圆芯子插入齿轮轴中心孔后，制件原材料在齿轮轴上扇形柱16-1 与卷圆芯子24 之间空隙（见图3），为下一步卷圆动作做好准备。

齿轮轴上的扇形柱16-1是推动制件原材料绕卷圆芯子24卷圆的部位，其头部形状的斜面在制件成形时与制件材料接触，头部形状如图3所示。在转轴头部形状尺寸设计时，首先需要考虑到制件材料需通过它与卷圆芯子之间的间隙，因此，其离中心孔距离需略大于中心孔半径与材料厚度之和；另外还需综合考虑齿轮轴运动过程与制件材料的干涉及齿轮轴头部强度等因素，从而选取选取合适的尺寸形状。

通过卷圆成形过程分析可知，卷圆孔径尺寸主要由卷圆芯子直径大小决定，考虑到材料回弹，模具设计制造时卷圆芯子一般按制件卷圆孔径尺寸下限控制。

3.2 楔块与活动块设计

在此模具中使用了3组楔块结构：分别是：楔块14与活动压块组合，完成制件原材料压紧定位动作；楔块13与活动切刀组合，完成制件原材料的切断动作；楔块12与齿条配合，推动齿轮轴完成制件卷圆动作。

下面以楔块14 及与其配合的活动压块设计为例做简要说明。如图4所示，由于楔块14斜面与活动压块配合，因此设计时角度α=β。

在模具设计时，首先根据实际需要，确定活动压块需要水平运动的工作行程L，使L′=L，再根据三角函数关系H′=L′/tagβ，可计算出H′值。

在楔块14设计时，由于楔块悬臂较长，考虑到其强度和可靠性，取L1=1.5～2.5L′，最后计算出H1。H1必须小于或等于模具的闭合行程H0，否则需对L′、L1等参数进行修正，重新计算。

4 模具调试

模具在工作过程中，需要依次完成压料、卷圆芯子插入齿轮轴中心孔、切断、卷圆等动作，而这些动作的完成主要依靠楔块推动活动块来实现，因此各滑块间的高度差必须严格控制，才能实现各工步的协调有序进行。

在计算模具闭合行程H0时,可以将活动块等效在同一平面高度，根据各工步动作情况给出楔块高度差。

式中H1、H2、H3——表示楔块14、楔块13、楔块12垂直移动距离

Δh1——楔块14与楔块13之间高度重叠距离

Δh2——楔块13与楔块12之间高度重叠距离

X——开模状态下楔块与活动块之间初始距离

经过计算可得出模具闭合行程H0，再选择压力机滑块行程S≥H0，在模具安装调试时压力机滑块行程按计算出来的H0进行调整。

5 结语

此模具巧妙地利用了多组楔块、活动块组合及齿轮轴、齿条啮合装置，使模具在压力机的一个运动循环内，实现压料、切断、卷圆等动作，实现了我公司小型继电器用簧片、触点、连接片等制件的自动化生产，不仅能大幅提高制件生产效率，同时也可避免微小制件多次装夹难以定位，表面容易划伤等问题，提高了制件质量的一致性。此外，此模具结构对其它一端卷圆制件的生产也具有一定的借鉴推广意义。