淺析銅壓線框加工工藝及模具結(jié)構(gòu)

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(chǎng)需求量很大，按傳統(tǒng)的機(jī)加工方式效率低下，加工成本很高，通過(guò)工藝技術(shù)革新將自動(dòng)化與沖壓工藝結(jié)合的加工方式加工，可很大程度上提高生產(chǎn)效率，可滿足市場(chǎng)需求;闡述工藝方案及與之對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)、配套設(shè)備。

關(guān)鍵詞：銅壓線框;自動(dòng)化與沖壓工藝;工藝方案;模具結(jié)構(gòu)及配套設(shè)備

1.引言

該產(chǎn)品是電器柜上用的接線端子中壓線連接裝置，其材質(zhì)為快削黃銅C3601H，原材料采用4mmx7mm型材，具體結(jié)構(gòu)如圖一所示，該產(chǎn)品工藝的難點(diǎn)在于2.65x3.65的方孔的加工上，生產(chǎn)效率能否提高，產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定很大程度上取決于此，故為此設(shè)計(jì)了機(jī)械加工自動(dòng)化與沖壓模具加工相結(jié)合的加工工藝方案，具體分為自動(dòng)下料工序，自動(dòng)沖壓工序，自動(dòng)攻絲工序。其中，在自動(dòng)下料工序需要將產(chǎn)品上兩個(gè)垂直面上M3螺紋孔的底孔與過(guò)線方孔的預(yù)孔加工完成。

2.自動(dòng)化加工及沖壓加工

整個(gè)工序分為自動(dòng)下料工序，自動(dòng)沖壓工序，自動(dòng)攻絲工序，因該產(chǎn)品的工藝難點(diǎn)在壓線方孔的加工，所以這里將重點(diǎn)闡述自動(dòng)化連續(xù)沖壓工藝及相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)。

2.1下料工序半成品如圖二所示

下料工序所需設(shè)備為自動(dòng)下料機(jī)（兩垂直面鉆孔及鋸斷三合一），型材送料機(jī)。

沖壓前如半成品圖所示，實(shí)現(xiàn)連續(xù)沖壓的條件是在預(yù)沖方孔前必須在自動(dòng)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(jīng)過(guò)型材送料機(jī)的校直后，同時(shí)向指定方向送進(jìn)。○2當(dāng)型材送到自動(dòng)下料機(jī)指定位置時(shí)，感應(yīng)信號(hào)就會(huì)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)就會(huì)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(dòng)連續(xù)沖壓工序

下料工序的半成品完成后，就進(jìn)入到自動(dòng)沖壓工序，具體工藝為預(yù)沖孔1，預(yù)沖孔2，預(yù)沖孔3，沖孔4，共計(jì)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(tái)式?jīng)_床一臺(tái)，專用沖孔模具一副，振動(dòng)盤自動(dòng)送料系統(tǒng)一套，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)一套。

大致工作過(guò)程包括：下料工序的半成品被添加到振動(dòng)盤的料斗中，被定向有序排列后，逐步送到連接模具的橫向?qū)Я喜蹆?nèi)，排隊(duì)等待進(jìn)入橫內(nèi)指定位，為了確保待加工零件能夠到達(dá)指定位，特意增加氣缸外力打入輔助機(jī)構(gòu)，其控制動(dòng)作應(yīng)與模具的沖壓開(kāi)合動(dòng)作協(xié)調(diào)一致。故由聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)統(tǒng)一發(fā)出信號(hào)，即在沖床行程由下死點(diǎn)上升模具上、下模分開(kāi)后至行程升到上死點(diǎn)過(guò)程中氣缸必須完成在橫向?qū)Я喜蹆?nèi)送料動(dòng)作，以保證行程下行合模后，由模具內(nèi)置機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)

該產(chǎn)品能夠采用沖壓方式完成壓線方孔的關(guān)鍵取決于沖孔模具的結(jié)構(gòu)，為了滿足工藝要求及產(chǎn)線的設(shè)計(jì)指標(biāo)，本套模具采用了振動(dòng)盤排料輸入加氣缸橫向送進(jìn)導(dǎo)料槽，模具內(nèi)部滑塊精確縱向送料，側(cè)面彈壓精確定位的方案及模具結(jié)構(gòu)。如圖四所示，整個(gè)模具由導(dǎo)料板下模板，斜滑塊進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其中，導(dǎo)料板上裝有側(cè)面彈壓機(jī)構(gòu)，充分利用導(dǎo)料板的厚度空間，在其內(nèi)部特定位加工成4個(gè)彈壓機(jī)構(gòu)位置，為送進(jìn)工作位置的待加工零件精準(zhǔn)定位。從圖上可見(jiàn)導(dǎo)料板上的送料槽分為相互垂直的兩個(gè)方向，一個(gè)是橫向，一個(gè)是縱向，橫向是將振動(dòng)盤有序定向排列的物料送入模具內(nèi)，縱向是將進(jìn)入模具內(nèi)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(dòng)作過(guò)程見(jiàn)圖中所注動(dòng)作序號(hào)。

其動(dòng)作過(guò)程為：

1）隨沖床滑塊升到上死點(diǎn)，模具處于打開(kāi)狀態(tài)。

2）振動(dòng)盤有序排料輸入。

3）當(dāng)物料到達(dá)指定位置時(shí)，氣缸接收到信號(hào)，按指令向前動(dòng)作，完成一次橫向送料。

4）沖床滑塊下行，模具在閉合的同時(shí)有內(nèi)置斜滑塊完成縱向精確送料。

5）模具繼續(xù)下行，完成沖孔動(dòng)作，同時(shí)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(fù)位，導(dǎo)料槽內(nèi)留出一個(gè)的物料存儲(chǔ)空間等待橫向送入。

以上6個(gè)動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行，模具按照開(kāi)、合、開(kāi)的順序執(zhí)行。

模具中的輔助彈壓定位裝置及斜滑塊結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)結(jié)構(gòu)， 為了減少每個(gè)預(yù)沖孔工位的送料誤差，每個(gè)工位上都設(shè)置輔助彈壓定位裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示，由球頭頂針，彈簧，導(dǎo)料板組成，工作原理為空位時(shí)球頭頂針在彈簧的彈力下處于釋放狀態(tài)，當(dāng)通過(guò)模具內(nèi)斜滑塊剛性送料至沖孔工位時(shí)，球頭頂針的頭部就會(huì)頂入產(chǎn)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(jī)構(gòu)是由主動(dòng)滑塊，從動(dòng)滑塊，復(fù)位彈簧，后擋板等零件組成，如圖五所示，該內(nèi)置滑塊結(jié)構(gòu)，同常規(guī)結(jié)構(gòu)稍有不同，主、從滑塊接觸斜角分別是30°，60°，但從動(dòng)滑塊的復(fù)位彈簧采用內(nèi)置式，主要考慮到節(jié)省模具空間，充分利用了滑塊工作行程短的特點(diǎn)，為保證整套滑塊機(jī)械動(dòng)作的穩(wěn)定性，在從動(dòng)滑塊底部開(kāi)有儲(chǔ)油槽，可以使滑塊得到持久的潤(rùn)滑，工作過(guò)程中推進(jìn)、復(fù)位靈活，無(wú)卡滯現(xiàn)象，進(jìn)而保證縱向送料的有效性，主動(dòng)、從動(dòng)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(jī)械動(dòng)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(dòng)尺寸的精準(zhǔn)度，該機(jī)構(gòu)在主動(dòng)滑塊同從動(dòng)滑塊接觸時(shí)，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(dāng)模具下行至指定位置時(shí)，從動(dòng)滑塊在主動(dòng)滑塊的推動(dòng)下，將氣缸推入在橫向?qū)Я喜蹆?nèi)半成品完成縱向剛性送料至工作位置，并在整個(gè)沖壓過(guò)程中處于對(duì)送進(jìn)半成品的止鎖保持狀態(tài)，當(dāng)模具完成沖孔工序回程時(shí)，主動(dòng)滑塊與從動(dòng)滑塊逐漸脫離，從動(dòng)滑在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，等待下一個(gè)工作循環(huán)。

2.4整套模具按JB04-2T臺(tái)式?jīng)_床配置設(shè)計(jì)，由模柄，上模座，上墊板，凸模固定板，半開(kāi)式導(dǎo)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(nèi)置導(dǎo)柱導(dǎo)向，呈對(duì)角布置，并且模具缷料方式為剛性脫料，導(dǎo)料板的工作面采用“7”字形，當(dāng)沖孔完成模具上升時(shí)，起到將產(chǎn)品從沖孔凸模上刮下的作用。因此，本套模具的導(dǎo)料板不同于以往常規(guī)設(shè)計(jì)，材料采用Cr12MoV，并進(jìn)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(dǎo)料板具有足夠的硬度及耐磨性，并能夠讓產(chǎn)品在兩塊導(dǎo)料板形成的半封閉空間內(nèi)效滑動(dòng)，以保證待加工零件每步送進(jìn)的有效性，不發(fā)生因阻塞現(xiàn)象而導(dǎo)致故障停機(jī)。另每沖孔工位的沖孔凸模，因其截面尺寸限制，設(shè)計(jì)時(shí)考慮增加沖孔凸模的剛性，盡量避免折斷現(xiàn)象，重點(diǎn)從以下兩個(gè)方面著手：一是，根據(jù)模具行程盡量控制凸模的長(zhǎng)度在45mm ～ 50mm之間，避免因縱向失穩(wěn)而發(fā)生折斷;二是，方形沖孔凸模的四個(gè)沖切工作面應(yīng)保證光潔度，盡量減少?zèng)_裁時(shí)的摩擦生熱，上墊板材料為Cr12，熱處理淬火后硬度HRC50～55，對(duì)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(jié)省成本，考慮地該產(chǎn)品生產(chǎn)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(shí)，為保證凹模鑲件有足夠的支撐強(qiáng)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(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本次對(duì)銅壓線框的加工工藝方案改進(jìn)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很好地將自動(dòng)化與傳統(tǒng)沖壓加工結(jié)合在一起，本次實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)沖壓的工藝的更新，同當(dāng)前的工業(yè)智能化緊密相連，為后續(xù)的產(chǎn)品加工藝革新積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的，提高了生產(chǎn)效率，解決了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的加工難點(diǎn)，為類似產(chǎn)品的加工方式提供了新的思路，為進(jìn)一步探索智能化生產(chǎn)在傳統(tǒng)加工行業(yè)的應(yīng)用方面提供一定的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]王孝培.模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì).實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)，2001.3：216—297