连杆精冲级进模设计

■武汉华夏精冲技术有限公司 （湖北 430415） 张正威 郭银芳 骆 蜜

连杆精冲级进模设计

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摘要：分析连杆的成形工艺，设计了一种精冲级进模，介绍模具结构与关键零件的设计难点。经实际生产验证，连杆成形工艺方案及级进模是有效且可靠的，对类似零件的生产具有一定的参考作用。

1. 连杆结构分析

某电器开关连杆（见图1）材质为S45C，料厚t=6mm，剪切面的光亮带要求达到90%以上。φ6mm小孔处最薄壁厚d=2mm（图1中阴影区)，不到冲压材料厚度的一半；钩部边距只有5.95mm，小于冲压材料厚度。因此该零件属于难精冲的厚板零件。同时该零件长宽比大，属于长条状零件，凸模的结构设计也是一个难点。

2. 冲压成形工艺分析及排样设计

排样直接影响材料的利用率，此外，模具各工作零件的布置和结构形状也取决于合理的排样。因此在进行排样时，不仅要考虑材料的利用率，还要考虑到实现精冲工艺的可行性。

根据零件形状特点，若采用复合模精冲，φ6mm小孔处零件壁厚太小，凸凹模强度差，热处理和后续线切割容易出现开裂，精冲时也容易崩刃，因此需要设计一种精冲级进模预先冲孔。钩部强度问题不易解决，只能设计镶拼快换结构，便于快速维修。连杆长度180mm，单排料宽已足够，若采用单排错开两模的方式，模具维修复杂，且工作区尺寸范围过大，模具尺寸超过精冲机床工作台尺寸。综合考虑选择单件/模的跳步成形方案，模架采用600mm×600mm四导柱滚珠模架，精冲机床采用5 000kN压机。排样图如图2所示，该方案材料利用率为50.6%。第一步，冲定位孔与中间小孔；第二步为空步，条料经过步距钉初步定位后，合模时再由定位钉精确定位条料位置；第三步落外形。

图1　连杆示意图

图2　连杆排样图

3. 模具结构设计

图3所示为连杆精冲级进模结构图。由于冲压料厚6mm，在齿圈板1上设有齿圈，并设有两个齿圈保护垫13，分别用2个M4螺钉固定。级进模凸模、凹模镶件全部采用直通式结构，螺钉固定，便于制造和维修，并设有凸模、凹模镶件和冲头垫片，用于调整高度。当凸模、凹模镶件和冲头局部崩刃磨削后，更换垫片，通过调整垫片厚度保证总高度一定，便于维修，提高关键零部件重复利用率，节省成本。

4. 关键零件设计难点

（1）间隙设置：因零件剪切面的光亮带要求高，需要达到90%以上，因此模具的间隙设置起着决定性的作用。凸模与凹模型腔间隙按料厚的0.5%取单边0.03mm，齿圈板与凸模间隙单边0.005mm，推板与凹模镶件单边间隙0.005mm。

（2）凸模结构设计：连杆零件长宽比大，属于长条状零件，

钩部和头部强度差，易崩刃，中部强度较好。若设计为整体式，更换时浪费材料，因此设计为图4所示的三段式结构，只需更换部分材料即可。模具材料选用韧性及耐磨性能佳的瑞典一胜百冷作钢ASSAB88材料，热处理硬度61 ～63HRC，提高凸模寿命。

图3　连杆精冲级进模结构图

（3）凹模镶件结构设计：为了方便模具制造和维修，第一步冲定位钉和中间圆孔凹模，设计成三个小镶件，分别用M8螺钉固定在下垫板1上，同时在镶件上设计一个M16快换螺纹，当镶件需要维修或者更换时，只需用M16螺钉拧入，取出镶件即可，方便快速更换（见图5、图6）。

连杆钩部边距不到冲压材料厚度的1倍，精冲成形难度比较大，易崩刃。为了便于加工和局部修模，第三步落外形凹模设计如图7、图8所示的镶拼形式，各部件相对独立，方便更换，节省材料。

图4　凸凹模结构示意图

图5　冲中间小孔凹模镶件（件36）

图6　冲定位钉凹模镶件（件38，×2）

图7　凹模镶件A

图8　凹模镶件B

凹模采用冷作钢ASSAB88材料，热处理到61～63HRC，并需做CrAlN涂层处理，提高凹模刃口耐磨性。

图9　齿圈板结构示意图

（4）齿圈板设计：齿圈板选用常用的模具钢Cr12MoV，热处理到57～59HRC。为了避免因板料的弯曲和拉伸变形产生压应力，提高被加工材料的塑性变形能力，沿齿圈板型腔周边设有高度为0.7mm的V形齿圈，如图9中