对动触片开关结构工艺性进行了探究， 形成了3种工艺方案， 对采用复合模进行冲压进行了合理性分析和工艺计算。同时介绍了动触片开关冲压模主要零件设计、 工作过程和模具装配。为我市相关职业院校开展模具制造技术专业冲压模教学提供一种借鉴思路。
关键词：动触片；工艺分析；复合模
1 引言
工业生产中， 人们往往采用装在压力设备上的专用工具使金属或非金属材料变形， 从而得到所需形状和尺寸的制件， 这种专用工具称为模具 [1] 。用模具使材料变形的制造方法称为模具成形。模具成形是实现无切屑加工的主要形式， 是先进的加工方法。
在模具加工中， 模具工作部分的成形尺寸和被加工制件的尺寸是一致地， 所以， 制件表现出一模一样地特征。在模具成形中， 模具是生产工艺装备， 实施先进的冲压工艺需要前沿的模具装备作为载体。
2 冲压工艺方案确定
2.1 动触片开关介绍
动触片开关如图1所示。该制件材料为H68铜板， 料厚1.0mm， 制件生产量为10万件/年。
图1 动触片开关
2.2 制件工艺性分析
对冲压工艺性影响最大的是制件的形状结构、 精度要求、 形状位置公差和技术要求等 [2] 。冲压合理的工艺性应能满足耗材小、 模具成形方便等要求。动触片开关是对称型的制件， 采用1.0mm料厚的H68铜板， 强度和刚度都是足够的， 弯曲、 拉伸都也比较小，成形性能也比较好， 又由于制件的批量比较大， 应考虑集中的工艺方法进行生产。综合分析知， 本制件符合冲压工艺要求。
2.3 确定工艺方案
在冲压工艺分析的基础上， 依据分析结果并形成了不同的方案。分析制件结构， 工序主要有拉伸、 冲孔、 弯曲、 落料。4道工序形成3种方案， 如表1所示。
分析比较上述 3 种工艺方案， 可以得到下面的结论：
第一种方案先落料， 这样会使料在弯曲、 拉伸时往里缩， 从而导致制件变形， 甚至会将孔拉裂；第二种方案同第一种方案一样， 先冲孔然后弯曲、 拉伸会出现相同的情况， 所以这两种方案都不可取；而第三种方案， 就可以一次完成弯曲、 拉伸、 冲孔、 落料。这样能大大提高生产效益， 同时也不会使制件产生很大的变形， 冲出的制品质量好， 并且精度高。
3 主要工艺参数计算
3.1 毛坯的尺寸计算
如图1所示， 已知：L 1 =50mm， L 2 =8mm， L 3 =3mm， L=L 1 +2× （L 2 +L 3 ） ， L为展开料的宽度， 则L=50+2× （8+3） =72mm， 取毛坯料长度为74mm。
又由于制件宽度方向变形很小， 则取毛坯料宽度与制件宽度一样， 同为25mm， 所以取毛坯尺寸为74×25mm， 如图2所示。
图2 毛坯尺寸
3.2 排样设计
排样的目的是提高材料的利用率、 降低成本、 保证冲压制件的质量。尤其在成批和大批量生产中， 材料合理利用的经济效益更为突出 [3] 。排样图是排样的表达形式， 是编制冲裁工艺与设计模具的重要工艺文件 [4] ， 排样如图3所示。
图3 排样图
根据制件的形状特征， 为了便于送料， 采用单排排样的设计方案。排样时， 为了补偿定位的误差， 保证冲压出合格的制件， 以及保证条料有一定的刚度 [5] ， 由表2可查冲压时的搭边值。
选择搭边值：α=2， α 1 =1.5mm。
条料宽度的确定：由于该制件的毛坯料与制件宽度相同， 则B=25mm。
送料进距：S=L+α 1 =72+1.5=73.5mm。
落料宽度：B=25mm。
3.3 冲孔凸模强度校核
由于凸模较长而且凸模的断面很小， 因此有必要校核凸模强度。包括凸模压应力的校核和弯曲应力计算。
（1） 压应力校核计算。
对于圆型凸模：
式中 d min — —凸模最小规定的直径， mm
t — —材料的厚度， mm
τ — —材料抗剪强度， MPa
由于d min =5≥2， 所以满足使用要求。
（2） 冲孔应力校核。
对于圆型凸模：
式中 l max — —凸模最大自由长度， mm
D — —凸模最小直径， mm
P — —冲裁力， N
P=1.3πtτd 2 =1.3×3.14×1×400×5=8,164N
已知d min =5.02mm， l max =60mm。经比较后， 均符合要求。所以， 凸模的强度足够。
4 模具结构及工作过程
这套模具主要由模柄、 上模座、 导柱、 导套、 下模座、 冲孔凸模、 落料凹模、 卸料板、 上垫板、 下垫板、 压边圈、 固定板等零件组成。
4.1 凸、 凹模结构设计
该制件的断面是燕尾型， 当燕尾成形之后要考虑如何将制件从凸模上卸下来， 假如把凸模制成整体的形式， 则制件很难从凸模上卸下来， 该模具采用的是利用压边圈的弹力将制件弹出来， 如图4所示。当模具开启时， 压边圈在弹簧的作用下会自动下降， 从而将制件弹出。
凹模部分是左右两个制件相互对称的， 由于这样的凹模较小， 一般做成整体式， 如图5所示。
图4 凸凹模结构
图5 凹模结构
4.2 选择模架及确定其他冲模零件
根据凹模的尺寸， 结合本模具， 选用滑动导向后侧导柱模架。查表选取典型组合结构， 如表3所示。
4.3 动触片开关复合模工作过程
图6所示为一副弯曲、 拉伸、 冲孔、 落料复合冲压模。动触片开关冲压模的工作过程：开始工作时， 上、下模在压力作用下分开， 将毛坯条料放在凹凸模22上并通过3个挡料销定位， 待上模在压力滑块作用下下降时， 压边圈21在弹簧的作用下先接触毛坯并压紧毛坯， 凸模15在橡胶的作用下先接触毛坯， 并进行弯曲、拉伸， 然后当凸模与凹凸模22充分闭合时开始压缩橡胶， 固定板7和冲孔凸模10下降开始冲孔， 待继续加压时， 上模座继续下降， 落料凹模4与制件接触并完成落料。待上模在压力滑块作用下回升时， 压边圈22通过弹簧顶出制件， 同时安装在下模座中的顶杆27在橡胶力拖入的作用下向上顶起， 顶出余料。待压力完全回到初始状态， 再开始准备下一次冲压。
图6 冲压模装配图
1.下模座 2.导柱 3.卸料板 4.落料凹模 5.导套 6、 23.弹簧 7.固定板 8.上模座 9、 20.圆柱销 10.冲孔凸模 11、 18、 24、29.内六角螺钉 12.橡胶元件 13.模柄 14.定位块 15.凸模 16、 19.螺钉 17.上垫板 21.压边圈 22.凹凸模 25.下垫板 26.卸料螺钉 27.顶杆 28.橡胶托板 30.弹顶器橡
5 模具装配
复合模一般要以凹凸模作为装配基准件， 也就是先安装上模， 然后再找正凹凸模的位置， 再以凹凸模作为基准分别调整落料与冲孔的间隙， 使之均匀， 再安装其它的制件。
5.1 装配要点
根据装配的过程， 首先安装上模， 然后再安装下模， 在上模座组装上模垫板、 凸模、 上模固定板等， 销钉孔用在调整完凸、 凹模间隙后一起配合钻孔， 装落料凹模之前先把挡料销装入， 保证过盈配合， 凸模装在上模的固定板以后， 应将凸模底部高出上模的固定板部分磨平。
5.2 装配过程
模具装配过程如表4所示。
6 结束语
在模具设计过程中， 综合考虑了制件的功用、 生产效率、 批量大小、 精度、 成本等因素， 模具设计的核心是选用合适的模具结构生产出合格的制件并获得最大效益。该模具结构较为典型， 对我市相关职业院校开展冲压模教学有较强的实践指导意义。
