铜排扭弯的工艺分析及模具设计

摘要：通过分析铜排结构及成形工艺特点和难点，拟定了具有针对性的工艺措施，设计出了合理、高效的扭弯模具。模具结构紧凑、加工精度高、动作可靠、成形稳定且提高了生产效率，降低了劳动强度，在该领域中具有一定的参考价值。
　　关键词：铜排；扭弯；模具设计；工艺

　　如图1所示为我公司电气柜中的一个通用导电铜排，材料为T2铜，料厚为3mm，生产批量根据定单确定，但不少于8000件/年。原成形工艺包括下料（落定长）、冲孔、手工扭弯等工序。这里主要介绍利用扭弯模具解决铜排扭弯问题，来提高生产效率、降低劳动强度。



图1 通用导电铜排示意图

1 模具结构设计及主要零件设计
1.1 模具结构设计及工作过程
　　由于扭弯模具为公司自用模具，故要求模具结构简单，动作可靠，操作简便安全。因此取消了模架导柱导套，采用3根Φ16mm、1根Φ14mm的小导柱（以区分模具的前后）作为模具的上下模导向，以减小模具上下模板的尺寸，减轻模具重量和降低模具制造成本。下模采用模框结构，模框四周采用镶件（挡板21、右挡板25、左挡板22），材料为Cr12、HRC60，顶板12与其周边保持间隙0.02mm，同时，确保上模上压板一4、上压板二5及凸模座9，材料为Cr12、HRC60，与之相配，周边间隙也为0.02mm（由件21、22、25调整），作为辅助导向，祢补没有模架导柱导套的不足。



1 模柄  2 上模板  3 固定板  4 上压板一  5 上压板二  6 圆销  7 拉簧  8 转动凸模  9 凸模座  10 小导柱  11 转动凹模  
12 顶块  13 转轴  14 转轴套  15 凹模框  16 挡块  17 下垫板  18 下模板  19 限位螺钉  20 顶杆  21 挡板  22 左挡板  23 下压板一  24 定位钉  25 右挡板 26 下压板二

图2 模具结构装配简图

　　扭弯模具工作过程是将冲好孔的铜排套于模具的定位钉24上进行定位，并落于转动凹模11的凹槽内，上模下行，上压板一4、上压板二5、转动凸模8分别开始压紧下压板一23、下压板二26、转动凹模11，同时上压板一4、上压板二5压紧冲件铜排；上模继续下行，同时，挡块16开始接触转轴套14，迫使转动凹模11、转动凸模8分别在上压板一4、上压板二5和下压板一23、下压板二26组成的凹槽中转动，此时，在上压板一4、上压板二5的紧压下，顶块12继续下沉，转动凹模11、转动凸模8继续转动，即铜排中间按设计要求进行扭转，上模到达下死点，铜排扭转完成。上模上行，顶块12在顶杆的作用下上升，此时，转动凹模11、转动凸模8同时上升，在两者分开后，由于铜排经过扭转后扭力很大，所以转动凹模11保持模具在下死点的扭转状态，而转动凸模8上下模分开后，由于拉簧7的作用，转回到原始状态，由圆销6限位。扭弯后的铜排仍留在下模，由于其扭力作用和定位钉留有的间隙，铜排会跳出死角呈出料状态，用工具取出铜排，此时转动凹模11在拉簧的作用下，转回到原始状态，从而完成一次工作循环。



图3 转动凸模简图



图4 转动凹模简图



图5 下压板一



图6 上压板一

1.2 模具主要零件设计
1.2.1 转动凸模8、转动凹模11
　　转动凸模、转动凹模如图3、图4所示，为模具的关键零件。两个零件为一对，车、磨加工时应一体加工，可保证其同心度要求，成形热处理后，经精磨后，使用细丝切割机放电切割，一分为二，确保其切割间隙为0.1mm，并对转动凹模11切割出2.9mm深的定位凹槽，这样才能完全压紧铜排（考虑铜排的负值公差），再用电脉冲加工转动凸模的让位孔、转动凹模的定位钉孔。原设计时，并没有考虑转动凹模44o出料角，在试模时，铜排扭弯成形后，由于自身产生的扭力，再加上两个定位钉，铜排卡在尺寸20.1mm宽的槽内，取件不方便，经试模后改进，定位钉有效高度定为2mm，再加工出44o出料角后，能够自动弹出铜排且取件效果较好。
1.2.2 下压板一（件23）、上压板一（件4）
　　下压板一（件23）、上压板一（件4）这两个零件为一对，如图5、图6所示，为模具的两个重要零件，起对制件的压紧作用和对转动凸模8、转动凹模11旋转的导向作用，主要作用为后者，是关键。他们之间的转动间隙为0.02mm，图3中R25.00mm、图5中R24.98mm；但是，R24.98mm还不能是全部，必须让出转动凸模8的出模位置（见图5）。前面已说过，转动凹模11保持在下死点的状态，故要加工出让位置，理论上是450，但为保险起见，实际加工时要超过450，不然铜排扭弯达不到45o，这里下压板一（件23）横向尺寸取15mm。上压板一（件4）同样上述现象。这里主要在设计时考虑分模让挡，这需要模具设计人员具有丰富的空间想象能力。
　　另外一对下压板二（件26）、上压板二（件5）工作原理同上。图7为模具3D图（局部）。

2 结束语
　　该模具设计合理，结构紧凑，加工精度高，动作可靠，铜排扭弯质量稳定，由于进行了预见性设计和3D视图的模拟，使扭弯模在实际生产中，达到了预期的效果，现已投入批量生产，提高了生产效率，大大降低劳动强度，具有一定的参考价值。



图7 模具3D图（局部）

值得一看，谢谢！