韓征權(quán)，徐鳳明，羅斌琪

（遵義精星航天電器有限責(zé)任公司，貴州 遵義 563125）

0 引言

屏蔽片彈簧是連接器中的關(guān)鍵部件，用于連接2 個不同的零件以實(shí)現(xiàn)屏蔽功能。連接器插合時對屏蔽片彈簧的使用頻率較高，要求片彈簧具有高彈性、耐疲勞、不易斷裂等特性，因此航空航天、兵器電子領(lǐng)域常采用鈹青銅材料，零件成形后經(jīng)熱處理保持形狀穩(wěn)定，達(dá)到可靠連接的效果。

屏蔽片彈簧由薄板料成形，國內(nèi)學(xué)者從不同角度對薄板料成形進(jìn)行了研究，胡海[1]分析了鈹青銅接觸片彈簧成形過程中的質(zhì)量問題，采取回彈補(bǔ)償、夾具定型輔助時效等措施，解決了接觸片彈簧彈力不足、一致性差等問題；徐虹等[2]運(yùn)用塑性力學(xué)理論對拉深回彈進(jìn)行應(yīng)力分析，提出相應(yīng)的控制方法，解決了板料成形翹曲變形問題；陳俊梅[3]對U 形成形過程進(jìn)行分析和模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高了零件生產(chǎn)效率；趙成寅[4]對繼電器“Z”形件壓彎切斷模具進(jìn)行優(yōu)化，解決了變形問題；趙建華等[5]利用仿真軟件對異形件成形過程進(jìn)行分析和模具設(shè)計(jì)，解決了拉裂問題；劉志良等[6]對帶微型槽的連接器零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和模具設(shè)計(jì)，解決了帶微型槽零件易變形問題?，F(xiàn)以連接器屏蔽片彈簧為例，分析其沖壓成形過程和變形原因，找出改進(jìn)方法，以提升零件成形質(zhì)量。

1 工藝分析

圖1 所示為屏蔽片彈簧，零件材料為QBeMg1.9鈹青銅板，板厚為0.15 mm，要求成形零件表面無凹坑、臺階、毛刺、變形、裂紋等缺陷，生產(chǎn)批量不大，為節(jié)約制造成本，采用分工序沖壓成形。

圖1 屏蔽片彈簧

1.1 零件分析

圖2 所示為屏蔽片彈簧三維結(jié)構(gòu)，其類似蓮花狀，中間是通孔，周圈由22根片彈簧組成，相鄰片彈簧根部圓形過渡、頂部內(nèi)凹，片彈簧上還有3個直徑為φ3 mm 的圓形缺口均勻分布，裝配時每個片彈簧都起到連接作用，因此如何保證片彈簧內(nèi)切圓直徑是該零件成形的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

圖2 屏蔽片彈簧三維結(jié)構(gòu)

1.2 成形工藝流程

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)分析有2種不同的成形方案。

方案1：落料→清洗→熱處理→彎曲成形→沖孔→去毛刺→清洗→熱處理→檢驗(yàn)。

（1）落料。將板料落料為毛坯，完成中間φ6 mm定位孔、3 個φ3 mm 圓形孔、22 根片彈簧的一次成形。

（2）彎曲成形。在毛坯基礎(chǔ)上將片彈簧頂部、中間和根部一次彎曲成形。

（3）沖孔。將屏蔽片彈簧倒扣在沖孔模上，進(jìn)行底孔沖裁，完成零件的沖孔。

方案2：落料→清洗→熱處理→彎曲成形I→彎曲成形II→沖孔→去毛刺→清洗→熱處理→檢驗(yàn)。方案2 主要是將方案1 的1 次彎曲成形分為2 次成形，其余工序不變，零件沖壓成形過程如圖3所示。

圖3 沖壓成形過程

（1）彎曲成形I。在毛坯基礎(chǔ)上將片彈簧頂部彎曲成形，保證頂部特征的穩(wěn)定，片彈簧根部進(jìn)行預(yù)彎成形，減少2次彎曲成形時片彈簧回彈量。

（2）彎曲成形II。對片彈簧根部進(jìn)行彎曲成形，22 根片彈簧中間彎曲成腰鼓狀，片彈簧根部與底面近似垂直，保證根部特征的穩(wěn)定，完成屏蔽片彈簧的基本形狀成形。

對以上方案分析可知，方案1 彎曲成形時片彈簧變形大，頂部和根部有向外擴(kuò)張的現(xiàn)象；方案2將片彈簧分2 次彎曲成形，保證了片彈簧頂部和根部的特征，因此方案2更合理。

2 屏蔽片彈簧變形原因分析

成形的屏蔽片彈簧入庫檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)φ14.3 mm尺寸超差，且每根片彈簧成形一致性差，通過對屏蔽片彈簧生產(chǎn)流程分析，導(dǎo)致上述問題的原因有以下3個方面。

2.1 沖壓工序不合理

（1）彎曲成形II模具結(jié)構(gòu)如圖4 所示，經(jīng)彎曲成形I 后的片彈簧正向放置在下模中，彎曲成形時靠屏蔽片彈簧的中間定位孔進(jìn)行定位，上模向下運(yùn)動，完成片彈簧成形，然后上模向上運(yùn)動。由于零件結(jié)構(gòu)特殊，屏蔽片彈簧為上小下大結(jié)構(gòu)，彎曲后會緊包裹在上模，靠人工將屏蔽片彈簧從上模取出，存在片彈簧變形的可能。

圖4 彎曲成形II模具結(jié)構(gòu)

（2）沖孔結(jié)構(gòu)如圖5所示，將屏蔽片彈簧倒扣在下模，上模向下運(yùn)動完成沖孔，考慮片彈簧取出變形，設(shè)計(jì)下模外徑比屏蔽片彈簧內(nèi)切圓小0.05 mm，由于公差相對較小，人工取件時有變形情況，屏蔽片彈簧會發(fā)生明顯變形，圖6（a）左側(cè)部分片彈簧向外擴(kuò)張，圖6（b）下半部分的片彈簧向內(nèi)凹。

圖5 沖孔結(jié)構(gòu)

2.2 清洗環(huán)節(jié)

去除毛刺后，將屏蔽片彈簧放入圓形載具中，利用設(shè)備進(jìn)行自動清洗、焙烘，20 min 后完成清洗，經(jīng)檢查，未發(fā)現(xiàn)零件互插、變形，說明清洗環(huán)節(jié)不影響片彈簧變形。

2.3 材料回彈影響

屏蔽片彈簧材料為鈹青銅材料，在模具設(shè)計(jì)時考慮了變形因數(shù)，將模具零件尺寸進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，沖壓成形過程中，單個片彈簧還是存在反向的彈性變形，導(dǎo)致屏蔽片彈簧內(nèi)切圓尺寸與設(shè)計(jì)尺寸不一致?？紤]成形后應(yīng)力的影響，清洗后進(jìn)行熱處理，消除成形時產(chǎn)生的應(yīng)力，零件尺寸穩(wěn)定。

3 模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

因沖孔后取件發(fā)生變形以及材料回彈的影響，在沖孔工序后增加整形工序，以保證零件成形尺寸滿足要求。

圖7 所示為屏蔽片彈簧整形模，屏蔽片彈簧在成形過程中由于回彈和取件導(dǎo)致變形，整形?？梢韵貜椇腿〖冃芜@2 個因素，取件環(huán)節(jié)的模具設(shè)計(jì)非常重要?？紤]取件的方便性，將上模按片彈簧內(nèi)切圓尺寸設(shè)計(jì)，保證屏蔽片彈簧整形時內(nèi)切圓尺寸，根部設(shè)計(jì)比內(nèi)切圓尺寸小，并考慮了零件回彈補(bǔ)償，整形模由4個四分之一圓組成，非工作時為敞開狀態(tài)，工作時下模鑲?cè)?根定位芯，定位芯頂部設(shè)計(jì)有凸臺，凸臺穿過屏蔽片彈簧根部內(nèi)孔并與底部貼合，用于屏蔽片彈簧整形時定位。當(dāng)斜楔向下運(yùn)動與滑塊接觸時[7]，整形模為閉合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)片彈簧整形；當(dāng)斜楔向上運(yùn)動與滑塊分離時，整形模分開，即可將屏蔽片彈簧從上模取出，完成整形，片彈簧尺寸較好，無變形，如圖8所示。

圖7 整形模結(jié)構(gòu)

圖8 整形后屏蔽片彈簧

4 結(jié)束語

根據(jù)屏蔽片彈簧結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對沖壓成形過程和變形原因進(jìn)行分析，采取回彈補(bǔ)償和增加整形工序的措施，得到了合格的成形零件，并提升了零件的合格率，采用斜楔式整形模對該類零件成形具有一定的借鑒作用。