接触端子精密级进模设计

基于接触端子外形、尺寸、精度特点及其高速冲压成形时的主要问题，详细叙述了接触端子精密级进模的排样、模具结构、模具主要零部件的设计过程，并简要介绍了级进模主要零部件的加工工艺。模具设计合理，结构可靠，制造精度高，维修方便，适应高速冲压生产要求。

1 工艺分析

图1所示端子具有材料薄、形状复杂、折弯部位多、精度要求高、外形细长、需求量大等特点，通常采用精密级进模进行高速冲压生产。级进模不仅结构复杂，精度要求极高，而且还要求具有高寿命，能承受高速度，这就使得在设计和制造上存在许多难点。考虑到端子本身及其高速冲压成形特性，在级进模设计时需要解决以下问题：

图1 弹性接触端子

(1)制件外形主要由多个折弯部分组成，在设计中折弯顺序的选择对制件成形质量、尺寸的稳定性以及模具结构的复杂程度有着重要的影响。

(2)由于制件主要是折弯成形，多个有公差要求的尺寸，如7.00 �0.20m 、3.20 �0.20m 、6.3 �0.20 m 等和折弯部位有关，必须在折弯成形中着重解决回弹问题。

(3)端子类制件在冲压生产后还要经过电镀、装配或是作为嵌件进行注射，所以冲压生产出来的卷料不允许有扇形、扭曲、翘曲等不良现象。

(4)该接触端子外形细长，最窄处仅0.5rrm，冲裁过程中的残留应力很可能会使端子变形偏摆，使后续装配无法进行。

(5)由于要采用自动送料机构进行高速冲压生产，设计时需要考虑保证高速冲压送料顺畅，不能出现废料回跳等。模具总体结构和精度要符合高速冲压生产要求。

这些问题都要通过设计或者加工过程中的相应措施得到解决。

2 排样设计

根据后续电镀装配的需要，端子产品设计时已经规定了步距和单侧载体的形式以及导正钉孔的大小、位置等。根据前述分析，设计的排样如图2所示，一共分为19个工位：工位1冲预断，以便装配时可以将载体折断；工位2切侧边，该切边工序不仅可以起到粗定距和保证料宽精确的作用，更重要的是由于端子类制件一般都是形状细长且单侧载体的形式，材料本身的内应力释放不均匀，极易产生扇形、翘曲、扭曲等问题，在开始设置切边工序可以在一定程度上起到平衡应力释放的作用；工位3、4冲导正钉孔；工位5冲孔；工位6、9、17冲切外形，这样分刀可以使折弯时压料稳定，避免由于折弯引起的端子变形。由于端子形状决定了冲切刀口的形状比较简单，在高速冲压生产中比较容易跳屑，在此可以采用下模披覆或是加工防跳屑槽的办法解决；工位7、8折弯头部；工位10、11向上折弯，并在第10工位适当给出补偿角度，工位11为调整工位，可利用调整杆精确调整折弯角度；工位12～16折弯中间部分圆弧，其中工位14、16设置了调整机构，可以比较好地控制回弹尺寸；工位18调整扇形，如条料出现扇形，可以用在载体一侧压印的方法进行调整，向外的扇形可以压载体外侧，向内的扇形则相反，此处的压印镶块设置为可调，通过控制压印深度可以控制调整的程度；工位19调偏摆，冲裁过程中的残留应力会使端子产生偏摆，使端子中心距2.54 -0.10m 尺寸不稳定，可以通过压印端子根部的方法进行调整。

图2 排样图

3 模具设计

基于端子类制件材料薄，尺寸小，冲速高，外形比较复杂的特点，在此级进模设计过程中还进行了以下有针对性的设计。

3.1 模具结构

图3所示为弹性接触端子精密级进模结构简图，该模具导向非常精密，首先采用了精密滚动四导柱导套的外导向机构。其次，考虑到材料薄(0.4mm)，单边冲裁间隙只有0.01mm 又采用了内导向机构进行精确导向，内导向机构同样采用高精度滚动四导柱导套。最后，还利用卸料板进行凸模的最终导向，卸料板单边间隙0.003mm，固定板单边间隙0.01mm，卸料板间隙小于冲裁间隙，以保证凸模顺利进入凹模，而固定板采用较大间隙避免过定位。模具工作部分全部采用镶拼结构，凸模采用压板形式固定，下模设置敲击孔，可以做到快换快修。模具主要成形部分结构如图4所示，在进行成形结构设计时，充分考虑了折弯成形顺序的合理性，使成形机构尽可能简单、方便加工，在向上成形(卸料板成形)的部位，保证了成形过程满足导正一压料—折弯的顺序过程。

图3 模具结构简图

图4 主要成形结构示意图

3.2 弯曲调整机构

制件的多个圆角半径具有比较大的折弯形状，回弹难以控制，单靠经验和计算给出的补偿量往往不能一次到位，保证多个相关尺寸。可以采用更改成形零件尺寸、多次试模的方法，但是又会增加很多成本且浪费时间。为了方便快捷地对制件尺寸进行调整，该模具设计中在预计回弹严重的部位设置了调整杆，分下模调整和上模调整2种，具体结构如图5所示，通过将调整杆7的2个螺丝旋进和旋出可以控制调整凸模2或下模调整块6的高低位置，进而达到对制件相应部位尺寸进行调整的目的，做到模具不下冲床却能方便地调整若干个尺寸。

图5 调整结构示意图

3.3 加工精度

端子类级进模零件尺寸小，加工精度要求非常高，设计中所有异形凸模和成形镶块均采用光学曲线磨床加工；采用慢走丝线切割加工部位一般要进行多次修切，其中凹模刃口部分一般修切3～6刀；保证所有零件工作部分公差为0.002mm；为了有效导向及保证模高，要保证模板平面度误差不超过0.003mm，板厚公差0.00 5mm所有板累计平面度误差不超过0.02rrm；导柱孔采用坐标磨床加工，以保证垂直度及表面粗糙度。

3.4 材料选用与热处理

上、下模座采用S55C，其余模板采用SDK11，热处理硬度58～62HRC除模座外，所有模板均进行深冷处理，尽可能消除模板内应力，同时保证模板具有足够的韧性以抵抗高速冲压时的冲击力。所有冲裁凸、凹模及成形工作零件均采用硬质合金CD650，浮料块、导料板等采用SKD11(60HRC)，卸料板镶块采用铁基硬质合金ASP23以提高耐磨性。

4 结束语

模具设计合理，结构可靠，制造精度高，维修方便，可适应高速冲压生产，整体寿命很高，可以保证冲速500次／min以上。单次保养时间超过500万冲次，整体模具寿命超过1亿冲次，大大提高了生产效率及制件精度，并节约了成本。

——END——