汽车电机接头冲压分析与模具设计范文

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摘要：分析了汽车电机用连接器端子接头的结构及冲压成形工艺，制定了冲压工艺及模具设计制造方案，论述了其工位、排样与高速冲压级进模的结构设计以及凸、凹模等关键模具零件的加工工艺。经生产实践验证，制定的成形工艺方案可行，模具结构设计合理，生产过程稳定及效率高，可为类似的汽车连接器冲模设计提供参考。

关键词：汽车连接器；冲压工艺；级进模；排样设计；卷圆

0引言

连接器端子在汽车电子系统中发挥电能传输、信号控制和传递任务的作用[1]，是集冲裁、弯曲、局部成形等工序为一体的电器接插件。根据其技术要求和生产批量，成形该类端子一般采用高速精密冲压级进模，因此模具设计的关键是冲压工位排样、弯曲方式、成形机构的结构和模具总体结构等。现以某汽车电机用接头冲压成形为例，介绍其工艺及模具设计。

1制件分析

1.1制件结构分析

图1所示为汽车电机用接头，材料为CuSn6，厚度为0.45mm，有一处翻孔结构连接电机转子，另外有一处配合精度较高的卷圆结构与电源圆插头连接。

1.2制件成形工艺分析

由图1可知，成形该制件工序较多，包括冲孔、压边、弯曲、翻孔、卷圆等，制件尺寸精度要求高，且批量较大。若采用单工序模成形则需要多副模具，成形制件尺寸小操作困难，多次定位易造成成形制件精度差和变形，且生产效率低、制造成本高、安全性差等，无法满足生产需求。经分析计算，采用级进模冲压成形能保证该制件的成形精度和批量生产的需求。2排样设计

2排样设计

2.1翻孔工艺计算

成形制件关键工序是图1所示的内径φ（8.1±0.05）mm，高度为30-0.5mm的翻孔成形，按翻孔工艺参数[2]计算如下。其中，δ为翻边前原始料厚，mm；d0为预冲孔直径，mm；D为中性层直径，mm；D1为翻孔变化区直径，mm；r为翻孔处内圆角，mm；H为翻孔高度，mm；h为翻孔处直段高度，mm。根据表1常见材料的翻孔系数查得翻孔系数K0=0.68，K0min=0.62，按照公式计算Hmax≈2.1mm，一次翻孔无法满足生产要求，需采用两次翻孔工艺进行翻孔成形[3]。

2.2排样分析

经过翻孔尺寸和成形制件展开计算，并且避免卷圆部分和平面连接部分出现开裂，在卷圆部分和平面连接部分增加止裂工艺豁口，展开结构如图3所示。根据制件展开结构设计的排样如图4所示，卷圆采用无芯卷圆，为避免弯曲处影响卷圆成形，弯曲处采用仿形的成形工序，模具工位共有19个，分别是：冲导正孔;导正:;导正;冲翻孔圆孔;第一次翻孔;第二次翻孔;落料;裁边;步距检测；压边；卷圆预翻边；卷圆预弯曲；卷圆成形；卷圆整形；弯曲1；弯曲2；弯曲3；弯曲4；落料。

3模具设计

3.1模具结构

根据成形制件的结构及材料厚度，采用级进模生产，模具各工位零件采取镶件结构，各孔位置精度要求±0.002mm，固定孔累计误差保证±0.005mm，模具长度约600mm，采用固定卸料板结构形式，卸料板兼起导料板作用[4]，模具结构如图5所示。模具结构主要由上模座22、凸模垫板33、凸模固定板38、固定卸料板20、凹模固定板9、凹模垫板5、下模座2等组成，这些模板通过若干圆柱销19和若干螺钉3精确定位和固定，模具由导柱4和导套37导向，凸模镶件和凹模镶件分别镶在凸模固定板和凹模固定板中。模具工作原理为铜带料从模具左侧通过自动送料机送料，经过导料板1进入模具内，冲出上、下两排导正圆孔，按步距尺寸对带料导正，冲出翻孔底孔，由翻孔凹模6和翻孔凸模36进行第一次预翻孔和第二次翻孔，落料凹模8和落料凸模34进行落料，再经过裁边、压边等工序。预弯曲凹模11和卷圆预弯曲凸模31进行卷圆预翻边；由卷圆预弯曲凹模12和卷圆成形凸模30进行卷圆预弯曲，再由卷圆成形凹模13和卷圆成形凸模29进行卷圆成形，卷圆整形凹模14和卷圆整形凸模28进行卷圆整形。后续4个工序对2个90°的直角弯曲分别由弯曲凹模15~18对应弯曲凸模24~27完成弯曲成形。最后1个工序通过落料将成形制件冲下，工艺废料从模具右侧送出，完成整个冲压工作过程。

3.2模具主要零件设计

（1）上、下模座设计。上、下模座采用45号钢，热处理硬度为225~255HB，表面采用镀镍处理，保证表面耐磨性和防锈；导柱、导套孔、销钉孔采用坐标磨床一次性加工成形，各孔位置精度和尺寸精度达到±0.002mm；其他螺钉孔、螺钉过孔、漏料孔等采用数控铣床加工中心一次性加工成形。

（2）凸、凹模固定板设计。凸、凹模固定板是模具内的关键部件，为了保证其高精度和长寿命的要求，材料选用模具工具钢SKD11，其具有淬透性好、淬火变形量小、淬火硬度高等优点，热处理硬度为58~62HRC，最后采用深冷处理，增强材料的韧性，同时降低材料的应力变形，2块板上的导柱导套孔、销钉孔和凸、凹模镶件固定孔均采用坐标磨床一次加工成形，各孔位置精度和镶件孔尺寸精度可以达到±0.002mm，固定孔累计误差在±0.005mm，确保模具零件的位置精度以及与镶件的配合精度。

（3）卸料板设计。模具采用固定卸料板结构，卸料板兼起导料板作用，材料选用工具钢SKD11，热处理硬度为58~62HRC，为获得较高的硬度和消除材料的内应力变形，采取深冷处理工艺。为方便加工制造和模具维修，卸料板分为三部分加工。生产时带料从模具左侧冲床送料机送进，通过卸料板上的导料槽进入模具内，进行冲裁、弯曲、成形等，卸料板上的导料槽具有定位和卸料的作用。

（4）凸、凹模镶件设计。模具各工位零件采取镶件结构[5]，各零件具有外形尺寸小、精度要求高等特点，凸模镶件固定在凸模固定板上，固定方式采用压板加螺钉固定，零件材料经热处理后进行线切割加工，再采用工具磨床和光学曲线磨床磨削加工刃口形状和尺寸,凸模各类镶件精度要求±0.002mm。凹模采用镶件结构，热处理后采用精密慢走丝多次线切割及精密工具磨床磨削加工,各类镶件精度要求±0.002mm，其他精密配合零件加工均要求采用精密慢走丝、精密工具磨床、精密电火花、光学曲线磨床等设备加工以达到模具零件高精度、长寿命的要求。

4结束语

模具零件经设计、加工、组装调试，顺利成形制件，模具冲次达到600次/min，成形的制件质量稳定，单次保养周期超过500万冲次，模具使用寿命超过1亿冲次，提高了生产效率，保证了成形制件的精度，降低了生产成本，达到了设计预期的效果。

参考文献：

[1]王奇,杨建玺,苑静.浅析影响汽车连接器端子导电性能的因速度[J].汽车电器,2015(4):49-50.

[2]冯炳尧.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学技术出版社,2015:231-234.

[3]金龙建.多工位级进模排样设计及实例精选[M].北京:机械工业出版社,2015:41-43.

[4]岳伟,牛顺利.汽车连接器端子冲压工艺与模具设计[J].模具工业,2013,39(4):24-26.

[5]张燕琴.接插件多工位级进模设计[J].模具工业,2013,39(10):38-41.

作者:陈爱军 单位:河南天海电器有限公司