发动机连接器接触片级进模设计

游 健，朱 浔，侯 毅

（成都宏明双新科技股份有限公司，四川 成都 610091）

0 引言

图1 所示为某发动机连接器接触片零件，其在发动机中起连接及信号传输作用。零件材料为磷青铜带C5210，材料厚度为0.30 mm，硬度较高，抗疲劳性、抗腐蚀性好，具有良好的弹性。零件弯曲重点控制尺寸公差为±0.03 mm，角度公差为±1°，零件与发动机机座装配后不能有擦伤、变形，需满足弹性要求，相对位置无偏差。零件生产批量为1 000万件，冲速为200 次/min，模具使用寿命≥2 000 万冲次，零件形状复杂、精度要求高、生产批量大，模具制造中要求凸、凹模镶件易拆卸、且互换性好。

图1 零件结构

1 成形工艺分析

零件右端为“M”形接卡槽，中间成形凸包，便于卡紧插针，因此要求材料弹性较好。零件自由状态下为口部弹开，装配后口部贴合且要具有一定的弹性。零件形状较复杂、重点控制尺寸公差要求高，表面需洁净、不能有划伤、擦伤，弯曲处不能存在开裂、起皱。零件由于弯曲高度较高，抬料高度也较高，模具冲速控制在200 次/min，为保证零件成形质量和生产效率，决定采用级进模进行生产。

2 零件成形难点分析

（1）图2 所示为零件局部形状，左、右弯曲支脚展开已经干涉，所以对弯曲成形的先后顺序有要求，需提前成形“U”形弯曲，但“U”形提前完全成形到位又会导致最后弯曲时凹模强度变差，因此最后成形时只能采用无凸模镶件弯曲。

图2 零件局部结构一

（2）图3 所示零件局部形状成形难点在于支脚弯曲高度高，造成模具抬料高度高，且模具弯曲抽芯多，抽芯行程长。

图3 零件局部结构二

3 排样设计

零件展开后形状不规则，需综合考虑材料利用率、载体方式的选择、零件成形可靠性等，为提高材料利用率，先选择斜排的方式，将待成形零件旋转10°～30°，同时考虑零件抽芯成形时工位的布置。载体的位置选择在无弯曲的平面区域，且需要保证载体有足够的强度，以保证模具生产的稳定性，局部排样方案如图4所示。

图4 局部排样方案

零件整体排样如图5 所示，待成形零件倾斜20°，成形工艺包括冲裁、向下弯曲、抽芯向下弯曲、杠杆向上弯曲、整形、抽芯成形、侧弯成形等。选择零件中段不成形的部分作为载体，为保证载体强度，且最大化载体的连接面积，同时还采用“框架式”结构，使载体形成一个封闭的框架，保证抬料、送料、成形的可靠性。因零件成形步距较大，成形工位都安排导正钉导正；为保证重点弯曲尺寸，在零件重要尺寸成形工位处设置微调机构。

图5 排 样

零件主要成形工序如图6、图7所示。

图6 主要成形工序一

图7 主要成形工序二

（1）向下弯曲：成形“U”形弯曲中外侧支脚。

（2）摆杆弯曲：利用摆动弯曲结构，通过2 个动作达到向下成形87°。

（3）抽芯弯曲：向下弯曲凹模采用可移动式结构，因为零件在成形后包在凹模外侧，为了实现开模后抬料、送料，将凹模设计为移动式结构。

（4）杠杆弯曲：该弯曲为向上弯曲，卸料板先压料，利用卸料行程，通过打杆传递到杠杆上实现向上弯曲。

（5）弯曲：向下成形“M”卡槽中外侧支脚。

（6）向下弯曲：向下成形“M”卡槽中内侧支脚。

（7）抽芯弯曲：向下弯曲凹模采用可移动结构，方便抬料、送料。

4 模具结构

模具结构如图8所示，导柱采用滚珠导柱，为实现凸、凹模快速更换，凸模采用压板结构，卸料弹簧安装在上托板上，可以在不取卸料弹簧的情况下直接取下卸料板更换凸模。凹模镶件采用侧面导板压住，取下对应侧面导板后，从背面敲击孔可取下凹模镶件。由于零件弯曲较多，且公差要求高，零件弯曲后都有微调整形结构，方便尺寸调整。

图8 模具结构

由于零件多处向下弯曲成形会包裹凹模镶件，必须将凹模镶件设计为移动抽芯结构，在模具闭合时，带料导正并与凹模板贴紧后，斜楔随上模向下运动，推动滑块上的抽芯凹模到位，上模继续带动成形凸模向下，完成弯曲。之后弯曲凸模后退，斜楔后退，滑块在复位弹簧的作用下，带动凹模镶件退出，带料进行抬料、送料。由于弯曲处抽芯距离较长，斜楔运动距离也较长，卸料行程会变大，为了缩短模具卸料行程，采用压杆先将带料导正并压在凹模表面，斜楔推动滑块带动抽芯凹模镶件到位，卸料板压住带料开始弯曲。抽芯和压杆结构如图9所示。

图9 抽芯和压杆结构

弯曲中存在支脚较短，且弯曲角度小于90°时，采用常规结构无法一次成形，因此采用摆杆机构，如图10 所示。成形步骤分解为：第1 步摆杆凸模在卸料板的导向下实现待成形零件弯曲；第2 步凸模继续向下运动，在凹模镶件斜面接触下实现摆动弯曲，该结构简单，调整方便、可靠。

图10 摆杆弯曲机构

5 主要零件加工

模具板件材料选择SKD11，固定板、卸料板和凹模板型孔采用慢走丝加工，导柱、导套孔采用坐标磨床加工，精度为0.002 mm。模具中冲裁及成形零件使用进口粉末高速钢，采用慢走丝、成形磨、光学曲线磨加工，精度为0.002 mm。

弯曲凸模如图11 所示，采用粉末冶金高速钢，具有材料硬度高，颗粒细的优点。采用线切割、成形磨、光学曲线磨加工，成形处粗糙度值为Ra0.1 μm，在磨削加工后由钳工进行研磨抛光，再进行DLC 涂层（类金刚石涂层），这样可以延长弯曲凸模使用寿命，减少弯曲擦伤，提升零件成形质量。

图11 弯曲凸模

6 结束语

零件为连接器的典型代表件，模具结构经过改进及优化，解决了零件弯曲支脚高、抬料高、卸料行程大的难题。经生产实践验证：模具生产稳定，动作可靠，对类似零件的成形具有一定的参考作用。