連接片兩端卷圓模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鮑東紅，楊貴方

（陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721300）

1 引言

某小型電磁繼電器產(chǎn)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(shí)定位基準(zhǔn)不可靠，完工后制件尺寸一致性差，難以保證制件設(shè)計(jì)要求。針對這一問題，設(shè)計(jì)了如圖2 所示的模具結(jié)構(gòu)，確保制件定位可靠，并能同時(shí)完成壓料、切斷和兩端卷圓。

圖1 連接片

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作過程

2.1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖2 所示，其中圖2a 為模具開模狀態(tài)，圖2b為模具閉合狀態(tài)。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(jī)床進(jìn)行活動(dòng)連接，上模座10，上托11，導(dǎo)套8，楔塊14（推動(dòng)活動(dòng)壓塊運(yùn)動(dòng)），楔塊13（推動(dòng)活動(dòng)切刀運(yùn)動(dòng)），楔塊12（推動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)），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(dǎo)料塊4，蓋板5，導(dǎo)向支架6，導(dǎo)柱7，定長鑲件15；齒輪軸16，在齒條17 帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)制件卷圓動(dòng)作，齒條17，復(fù)位彈簧18，擋塊19，固定壓塊20，固定切刀21，活動(dòng)切刀22，活動(dòng)壓塊23。

2.2 模具工作過程

模具開模狀態(tài)下（見圖2a），原材料通過導(dǎo)料塊進(jìn)入模具型腔，在模具型腔內(nèi)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(dòng)活動(dòng)壓塊23向模具型腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，與固定壓塊20一起壓緊制件原材料；上模繼續(xù)下行，楔塊13 推動(dòng)活動(dòng)切刀22 向模具型腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，與固定切刀21共同完成制件原材料的切斷；同時(shí)，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(jìn)一步下行，楔塊12推動(dòng)齒條17向模具內(nèi)腔運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪軸16 一起繞著卷圓芯子24 轉(zhuǎn)動(dòng)，完成制件卷圓。

模具開模時(shí)，上模隨機(jī)床滑塊一起向上運(yùn)動(dòng)，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(dòng)切刀22、齒輪軸16、活動(dòng)壓塊23 脫離。齒條17、活動(dòng)切刀22、活動(dòng)壓塊23，分別在18 復(fù)位彈簧，復(fù)位鋼絲的作用下恢復(fù)到初始位置，準(zhǔn)備下一個(gè)循環(huán)動(dòng)作。

3 模具工作零件設(shè)計(jì)

3.1 齒輪軸與卷圓芯子設(shè)計(jì)

如圖3 所示，齒輪軸上的齒輪16-3 與齒條嚙合，齒條往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)制件卷圓的動(dòng)作。卷圓芯子24工作時(shí)插入齒輪軸上的中心孔16-4，形成固定軸。齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其上的扇形柱16-1，繞卷圓芯子旋轉(zhuǎn)，并推擠制件原材料繞卷圓芯子運(yùn)動(dòng)卷圓形成。

圖3 齒輪軸與卷圓芯子

在模具開模狀態(tài)下，制件原材料在導(dǎo)料板4 的導(dǎo)向作用下，可順利通過齒輪軸；模具合模時(shí)，由于活動(dòng)壓塊23首先動(dòng)作，可使制件原材料可靠固定在設(shè)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(dòng)作做好準(zhǔn)備。

齒輪軸上的扇形柱16-1是推動(dòng)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(shí)與制件材料接觸，頭部形狀如圖3所示。在轉(zhuǎn)軸頭部形狀尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，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(yùn)動(dòng)過程與制件材料的干涉及齒輪軸頭部強(qiáng)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(shè)計(jì)制造時(shí)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(dòng)塊設(shè)計(jì)

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

下面以楔塊14 及與其配合的活動(dòng)壓塊設(shè)計(jì)為例做簡要說明。如圖4所示，由于楔塊14斜面與活動(dòng)壓塊配合，因此設(shè)計(jì)時(shí)角度α=β。

在模具設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際需要，確定活動(dòng)壓塊需要水平運(yùn)動(dòng)的工作行程L，使L′=L，再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系H′=L′/tagβ，可計(jì)算出H′值。

在楔塊14設(shè)計(jì)時(shí)，由于楔塊懸臂較長，考慮到其強(qiáng)度和可靠性，取L1=1.5～2.5L′，最后計(jì)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(shù)進(jìn)行修正，重新計(jì)算。

4 模具調(diào)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(dòng)作，而這些動(dòng)作的完成主要依靠楔塊推動(dòng)活動(dòng)塊來實(shí)現(xiàn)，因此各滑塊間的高度差必須嚴(yán)格控制，才能實(shí)現(xiàn)各工步的協(xié)調(diào)有序進(jìn)行。

在計(jì)算模具閉合行程H0時(shí),可以將活動(dòng)塊等效在同一平面高度，根據(jù)各工步動(dòng)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(dòng)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(tài)下楔塊與活動(dòng)塊之間初始距離

經(jīng)過計(jì)算可得出模具閉合行程H0，再選擇壓力機(jī)滑塊行程S≥H0，在模具安裝調(diào)試時(shí)壓力機(jī)滑塊行程按計(jì)算出來的H0進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語

此模具巧妙地利用了多組楔塊、活動(dòng)塊組合及齒輪軸、齒條嚙合裝置，使模具在壓力機(jī)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)壓料、切斷、卷圓等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了我公司小型繼電器用簧片、觸點(diǎn)、連接片等制件的自動(dòng)化生產(chǎn)，不僅能大幅提高制件生產(chǎn)效率，同時(shí)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(zhì)量的一致性。此外，此模具結(jié)構(gòu)對其它一端卷圓制件的生產(chǎn)也具有一定的借鑒推廣意義。