连接片的工艺分析与模具设计（连接器屏蔽片弹簧成形工艺分析与模具设计）

1工艺分析

图1所示为屏蔽片弹簧，零件材料为QBeMg1.9铍青铜板，板厚为0.15 mm，要求成形零件表面无凹坑、台阶、毛刺、变形、裂纹等缺陷，生产批量不大，为节约制造成本，采用分工序冲压成形。

图1 屏蔽片弹簧

1.1 零件分析

图2所示为屏蔽片弹簧三维结构，其类似莲花状，中间是通孔，周圈由22根片弹簧组成，相邻片弹簧根部圆形过渡、顶部内凹，片弹簧上还有3个直径为φ3 mm的圆形缺口均匀分布，装配时每个片弹簧都起到连接作用，因此如何保证片弹簧内切圆直径是该零件成形的关键和难点。

图2 屏蔽片弹簧三维结构

1.2 成形工艺流程

根据零件结构分析有2种不同的成形方案。

方案1：落料→清洗→热处理→弯曲成形→冲孔→去毛刺→清洗→热处理→检验。

（1）落料。将板料落料为毛坯，完成中间φ6 mm定位孔、3个φ3 mm圆形孔、22根片弹簧的一次成形。

（2）弯曲成形。在毛坯基础上将片弹簧顶部、中间和根部一次弯曲成形。

（3）冲孔。将屏蔽片弹簧倒扣在冲孔模上，进行底孔冲裁，完成零件的冲孔。

方案2：落料→清洗→热处理→弯曲成形I→弯曲成形II→冲孔→去毛刺→清洗→热处理→检验。方案2主要是将方案1的1次弯曲成形分为2次成形，其余工序不变，零件冲压成形过程如图3所示。

图3 冲压成形过程

（1）弯曲成形I。在毛坯基础上将片弹簧顶部弯曲成形，保证顶部特征的稳定，片弹簧根部进行预弯成形，减少2次弯曲成形时片弹簧回弹量。

（2）弯曲成形II。对片弹簧根部进行弯曲成形，22根片弹簧中间弯曲成腰鼓状，片弹簧根部与底面近似垂直，保证根部特征的稳定，完成屏蔽片弹簧的基本形状成形。

对以上方案分析可知，方案1弯曲成形时片弹簧变形大，顶部和根部有向外扩张的现象；方案2将片弹簧分2次弯曲成形，保证了片弹簧顶部和根部的特征，因此方案2更合理。

2屏蔽片弹簧变形原因分析

成形的屏蔽片弹簧入库检验时发现φ14.3 mm尺寸超差，且每根片弹簧成形一致性差，通过对屏蔽片弹簧生产流程分析，导致上述问题的原因有以下3个方面。

2.1 冲压工序不合理

（1）弯曲成形II模具结构如图4所示，经弯曲成形I后的片弹簧正向放置在下模中，弯曲成形时靠屏蔽片弹簧的中间定位孔进行定位，上模向下运动，完成片弹簧成形，然后上模向上运动。由于零件结构特殊，屏蔽片弹簧为上小下大结构，弯曲后会紧包裹在上模，靠人工将屏蔽片弹簧从上模取出，存在片弹簧变形的可能。

图4 弯曲成形II模具结构

1.下模座 2.下固定板 3.凹模框 4.凹模 5.定位钉 6.导柱 7.上固定板 8.垫板 9.上模座 10.凸模 11.推块

（2）冲孔结构如图5所示，将屏蔽片弹簧倒扣在下模，上模向下运动完成冲孔，考虑片弹簧取出变形，设计下模外径比屏蔽片弹簧内切圆小0.05 mm，由于公差相对较小，人工取件时有变形情况，屏蔽片弹簧会发生明显变形，图6（a）左侧部分片弹簧向外扩张，图6（b）下半部分的片弹簧向内凹。

图5 冲孔结构

1.下模 2.屏蔽片弹簧 3.上模

图6 冲孔后屏蔽片弹簧

2.2 清洗环节

去除毛刺后，将屏蔽片弹簧放入圆形载具中，利用设备进行自动清洗、焙烘，20 min后完成清洗，经检查，未发现零件互插、变形，说明清洗环节不影响片弹簧变形。

2.3 材料回弹影响

屏蔽片弹簧材料为铍青铜材料，在模具设计时考虑了变形因数，将模具零件尺寸进行相应设计，冲压成形过程中，单个片弹簧还是存在反向的弹性变形，导致屏蔽片弹簧内切圆尺寸与设计尺寸不一致。考虑成形后应力的影响，清洗后进行热处理，消除成形时产生的应力，零件尺寸稳定。

3模具结构改进

因冲孔后取件发生变形以及材料回弹的影响，在冲孔工序后增加整形工序，以保证零件成形尺寸满足要求。

图7所示为屏蔽片弹簧整形模，屏蔽片弹簧在成形过程中由于回弹和取件导致变形，整形模可以消除回弹和取件变形这2个因素，取件环节的模具设计非常重要。考虑取件的方便性，将上模按片弹簧内切圆尺寸设计，保证屏蔽片弹簧整形时内切圆尺寸，根部设计比内切圆尺寸小，并考虑了零件回弹补偿，整形模由4个四分之一圆组成，非工作时为敞开状态，工作时下模镶入1根定位芯，定位芯顶部设计有凸台，凸台穿过屏蔽片弹簧根部内孔并与底部贴合，用于屏蔽片弹簧整形时定位。当斜楔向下运动与滑块接触时[7]，整形模为闭合状态，实现片弹簧整形；当斜楔向上运动与滑块分离时，整形模分开，即可将屏蔽片弹簧从上模取出，完成整形，片弹簧尺寸较好，无变形，如图8所示。

图7 整形模结构

1.滑块弹簧 2.滑块 3.整形镶件 4.整形型芯 5.上模弹簧 6.上模座 7.上垫块 8.上夹板 9.斜楔 10.下模板 11.定位芯 12.下垫板 13.下模座

图8 整形后屏蔽片弹簧

▍原文作者：韩征权徐凤明罗斌琪

▍作者单位：遵义精星航天电器有限责任公司