淺析銅壓線框加工工藝及模具結構

畢耜寶

摘要：銅壓線框在電器柜的接線端子中為常用零件，市場需求量很大，按傳統的機加工方式效率低下，加工成本很高，通過工藝技術革新將自動化與沖壓工藝結合的加工方式加工，可很大程度上提高生產效率，可滿足市場需求;闡述工藝方案及與之對應的模具結構、配套設備。

關鍵詞：銅壓線框;自動化與沖壓工藝;工藝方案;模具結構及配套設備

1.引言

該產品是電器柜上用的接線端子中壓線連接裝置，其材質為快削黃銅C3601H，原材料采用4mmx7mm型材，具體結構如圖一所示，該產品工藝的難點在于2.65x3.65的方孔的加工上，生產效率能否提高，產品質量是否穩定很大程度上取決于此，故為此設計了機械加工自動化與沖壓模具加工相結合的加工工藝方案，具體分為自動下料工序，自動沖壓工序，自動攻絲工序。其中，在自動下料工序需要將產品上兩個垂直面上M3螺紋孔的底孔與過線方孔的預孔加工完成。

2.自動化加工及沖壓加工

整個工序分為自動下料工序，自動沖壓工序，自動攻絲工序，因該產品的工藝難點在壓線方孔的加工，所以這里將重點闡述自動化連續沖壓工藝及相應的模具結構。

2.1下料工序半成品如圖二所示

下料工序所需設備為自動下料機（兩垂直面鉆孔及鋸斷三合一），型材送料機。

沖壓前如半成品圖所示，實現連續沖壓的條件是在預沖方孔前必須在自動下料工序階段完成φ2.1底孔的加工。下料工序的工作步驟是○1截面為4X7的型材卷料放置在料架上，經過型材送料機的校直后，同時向指定方向送進。○2當型材送到自動下料機指定位置時，感應信號就會傳給控制系統，控制系統就會按照先加工φ2.5孔再加工φ2.1孔貫穿，然后精確鋸斷下料。

2.2自動連續沖壓工序

下料工序的半成品完成后，就進入到自動沖壓工序，具體工藝為預沖孔1，預沖孔2，預沖孔3，沖孔4，共計4道工序完成2.65x3.65壓線方孔的沖壓加工，如圖三所示，

本道工序的順利完成需要JB04-2T臺式沖床一臺，專用沖孔模具一副，振動盤自動送料系統一套，聯動控制系統一套。

大致工作過程包括：下料工序的半成品被添加到振動盤的料斗中，被定向有序排列后，逐步送到連接模具的橫向導料槽內，排隊等待進入橫內指定位，為了確保待加工零件能夠到達指定位，特意增加氣缸外力打入輔助機構，其控制動作應與模具的沖壓開合動作協調一致。故由聯動控制系統統一發出信號，即在沖床行程由下死點上升模具上、下模分開后至行程升到上死點過程中氣缸必須完成在橫向導料槽內送料動作，以保證行程下行合模后，由模具內置機構完成沿模具工位軸線方向的縱向送料，近而保證各沖孔工序依次有序按指令完成。

2.3模具結構

該產品能夠采用沖壓方式完成壓線方孔的關鍵取決于沖孔模具的結構，為了滿足工藝要求及產線的設計指標，本套模具采用了振動盤排料輸入加氣缸橫向送進導料槽，模具內部滑塊精確縱向送料，側面彈壓精確定位的方案及模具結構。如圖四所示，整個模具由導料板下模板，斜滑塊進給機構，其中，導料板上裝有側面彈壓機構，充分利用導料板的厚度空間，在其內部特定位加工成4個彈壓機構位置，為送進工作位置的待加工零件精準定位。從圖上可見導料板上的送料槽分為相互垂直的兩個方向，一個是橫向，一個是縱向，橫向是將振動盤有序定向排列的物料送入模具內，縱向是將進入模具內的待加工物料按既定方向，逐步移到加工工位，并按序加工后，最終移出模具，具體動作過程見圖中所注動作序號。

其動作過程為：

1）隨沖床滑塊升到上死點，模具處于打開狀態。

2）振動盤有序排料輸入。

3）當物料到達指定位置時，氣缸接收到信號，按指令向前動作，完成一次橫向送料。

4）沖床滑塊下行，模具在閉合的同時有內置斜滑塊完成縱向精確送料。

5）模具繼續下行，完成沖孔動作，同時橫向送料氣缸回程。

6）模具隨沖床滑塊上升后，上、下模分離，斜滑塊復位，導料槽內留出一個的物料存儲空間等待橫向送入。

以上6個動作循環進行，模具按照開、合、開的順序執行。

模具中的輔助彈壓定位裝置及斜滑塊結構為重點結構， 為了減少每個預沖孔工位的送料誤差，每個工位上都設置輔助彈壓定位裝置，其結構如圖所示，由球頭頂針，彈簧，導料板組成，工作原理為空位時球頭頂針在彈簧的彈力下處于釋放狀態，當通過模具內斜滑塊剛性送料至沖孔工位時，球頭頂針的頭部就會頂入產品的M3螺紋孔的底孔位置，在彈簧的壓力下將加工零件牢牢鎖住在工作位置，以保證沖孔的位置精度。

斜滑塊送料機構是由主動滑塊，從動滑塊，復位彈簧，后擋板等零件組成，如圖五所示，該內置滑塊結構，同常規結構稍有不同，主、從滑塊接觸斜角分別是30°，60°，但從動滑塊的復位彈簧采用內置式，主要考慮到節省模具空間，充分利用了滑塊工作行程短的特點，為保證整套滑塊機械動作的穩定性，在從動滑塊底部開有儲油槽，可以使滑塊得到持久的潤滑，工作過程中推進、復位靈活，無卡滯現象，進而保證縱向送料的有效性，主動、從動滑塊的加工工藝采用線割加工外形留余量，磨床加工到尺寸，充分保證工作面的光潔度，盡而減少摩擦阻力，滑塊的材料采用Cr12MoV，淬火HRC55～60，主要考慮到該機械動作頻繁，磨損程度大，故采用硬度高而磨性好的模具鋼。

考慮為保證滑塊移動尺寸的精準度，該機構在主動滑塊同從動滑塊接觸時，增加后擋板，抵消反作用力，保證主滑塊的位置精度。

其工作原理，當模具下行至指定位置時，從動滑塊在主動滑塊的推動下，將氣缸推入在橫向導料槽內半成品完成縱向剛性送料至工作位置，并在整個沖壓過程中處于對送進半成品的止鎖保持狀態，當模具完成沖孔工序回程時，主動滑塊與從動滑塊逐漸脫離，從動滑在復位彈簧的作用下復位，等待下一個工作循環。

2.4整套模具按JB04-2T臺式沖床配置設計，由模柄，上模座，上墊板，凸模固定板，半開式導料板，凹模板，下墊板，下模座組成【1】，如圖六所示。

整副沖孔模，采用內置導柱導向，呈對角布置，并且模具缷料方式為剛性脫料，導料板的工作面采用“7”字形，當沖孔完成模具上升時，起到將產品從沖孔凸模上刮下的作用。因此，本套模具的導料板不同于以往常規設計，材料采用Cr12MoV，并進行熱處理淬火，硬度HRC55～60，待加工零件接觸的工作面要求磨加工表面粗度Ra=0.8，目的是保證導料板具有足夠的硬度及耐磨性，并能夠讓產品在兩塊導料板形成的半封閉空間內效滑動，以保證待加工零件每步送進的有效性，不發生因阻塞現象而導致故障停機。另每沖孔工位的沖孔凸模，因其截面尺寸限制，設計時考慮增加沖孔凸模的剛性，盡量避免折斷現象，重點從以下兩個方面著手：一是，根據模具行程盡量控制凸模的長度在45mm ～ 50mm之間，避免因縱向失穩而發生折斷;二是，方形沖孔凸模的四個沖切工作面應保證光潔度，盡量減少沖裁時的摩擦生熱，上墊板材料為Cr12，熱處理淬火后硬度HRC50～55，對沖孔凸模起到足夠的支撐作用。

沖孔工位的凹模部分采用鑲件方式，便于更換維修，節省成本，考慮地該產品生產量很大，鑲件材料采用SKD11，刃口加工采用中走絲線切割方式，同時，為保證凹模鑲件有足夠的支撐強度，下墊板要求采用Cr12材料，熱處理淬火硬度HRC50～55，上下模座材料為45#鋼。

3.結束語

通過本次對銅壓線框的加工工藝方案改進及模具結構設計，很好地將自動化與傳統沖壓加工結合在一起，本次實現了對傳統沖壓的工藝的更新，同當前的工業智能化緊密相連，為后續的產品加工藝革新積累了經驗，同時達到了預期的設計目的，提高了生產效率，解決了產品結構上的加工難點，為類似產品的加工方式提供了新的思路，為進一步探索智能化生產在傳統加工行業的應用方面提供一定的借鑒。

參考文獻

[1]王孝培.模具結構及設計.實用沖壓技術手冊，2001.3：216—297