星期一, 5月 16

    手机内屏蔽接触端子精密级进模设计

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    ■资料来源: 模具工业/ 孙道俊

    前言

    当前国内以精密、复杂为代表的精密零件多工位级进 模,主要是成形手机外壳、按钮、听筒、电器端子和接触弹片等零件的模具,此类模具结构复杂、设计制造难 度大和精度要求高,其成形零件的特点是尺寸精度高、 形状复杂等。对于手机内屏蔽接触端子,具有材料薄、 强度差、形状复杂、弯曲成形多且尺寸要求高、精细冲裁多等特点,模具结构需巧妙设计才能满足批量生产和 保证零件的成形质量。

    零件工艺分析

    (首图)所示为手机内屏蔽接触端子零件结构,材料为 SUS301EH,料厚为 0.08mm,零件中间全部冲空,由 1.2mm宽的细梁连接成一个整体,且零件外形尺寸偏 大,长 72.52mm,宽 59.47mm,且有几处敞开结构, 导致零件强度差,必须保证在生产过程中送料顺畅是该 模具结构设计考虑的重点之一。零件有86处小支脚弯 曲成形和多处“π”形弯曲,尺寸公差要求高,公差为 ±0.05mm,保证零件小支脚和“π”形弯曲成形在公差范围内也是该模具结构设计的难点之一。小支脚的细 小冲裁有129处,若小凸模强度差,冲裁凸模极易损 坏,细小冲裁的结构设计及防止废料上浮的设计也该 模具结构设计的难点之一。

    由于该零件生产批量大、结构复杂,为满足生产质量和生产效率的要求,采用多工位精密级进模进行生 产。手机内屏蔽接触端子尺寸较大、材料薄、需考虑 送料顺畅、材料需要凸筋便於送料,整个零件主要成 形工艺为:凸筋成形、冲裁、弯曲成形、落料。零件 排样方案如(图1)所示,由于零件外形尺寸及弯曲尺寸要求高,为保证材料的利用率和零件成形可靠,排样设计时采用双边载体且每个工步尽量安排导正销导正。

    图 1: 排样

    由于零件材料薄,材料比较宽(料厚0.08mm,料宽 89mm),排样两侧先压凸筋,保证材料载体强度, 便於批量生产送料顺畅。如(图2)所示的局部冲裁图, “U”形处采用分段式接刀冲裁,先冲1处再冲2处, 充分保证凹模的强度。

    图 2:局部冲裁结构

    模具结构及主要特点-①模具整体结构设计 模具结构如(图3)所示,该模具采用后侧精密三导柱 滚珠导向模架,以便於中间模板的拆装。 (对照下列号码)
    1.下模座2.下垫板3.凹模板4.卸料板5.限位板6.固 定板7.上垫板8.上模座9.冲孔凸模10.抬料销11.钢珠衬套挡圈12.小导柱13.小导套14.定位销15.凸模 压板16.卸料柱17.卸料传力柱18.传力柱19.弯曲顶 板20.凸模固定座21.弯曲凸模22.托料块23.预压钉 24.落料凸模25.冲裁凹模26.侧面导板

    图 3:模具结构

    ②模具结构特点-子模结构的优点

    ①模具采用4节子模,子模板件较小,便於加工制造;
    ②不同成形部分分別设计在不同子模,大批量生产 时,在机床上不拆模架,只拆子模。

    如(图4)所示,需要维修时只需拔出子模拔销,取 下与模架连接的螺钉,升起机床滑块,使模架之间形 成一定取模空间,按取模方向移出子模即可,方便钳 工维修,同时降低劳动强度,有效降低了模具维修的 时间成本和人力成本。小支脚的细小冲裁有129处, 零件的冲裁凸模工作部分比较细小,必须缩短其有效长度防止凸模加工变形,保证凸模强度;由于工 作部分比较细小(0.7mm×0.6mm),薄弱部分仅为 0.43mm,采用凸模导向板1或卸料板3单独导向都 会造成失稳,凸模易损坏,需要设计单独的双导向机 构,如(图5)所示,凸模导向板1与卸料板3都起导 向作用,提高凸模的强度;为避免导向干涉,零件采 用高精密加工,加工精度达到0.001mm。

    图 4:子模结构

    图 5: 排样 -1. 凸模导向板 /2. 冲裁凸模 /3. 卸料板 /4. 凸模固定座 / 5. 固定板

    防止废料上浮结构

    小孔检测机构如(图6)所示,该机构为129处异型小 孔检测机构,其主要功能是检测零件是否少孔或小孔凸模损坏造成零件上的漏冲孔。检测原理为弹压接触式,正常情况下,探针与金属带 料孔有一定的间隙,信号线不会通电;一旦异型小孔漏冲,探针会与金属带料接触,信号线立即通电,机床停止。

    图 6: 排样 -1. 检测探针 /2. 绝缘安装座 /3. 弹簧 /4. 垫块

    图 7: 负压垫块

    图 8: 细小冲裁凸模

    “π”形弯曲结构

    129处冲裁凹模垫块设计负压,如图8所示,凹模垫 块设计成ϕ0.8mm的负压孔,与竖直方向成30°夹角 往下吹气,与凹模形成一段负压区域,便於废料向下 运动,防止废料上浮。 129处细小冲裁凸模的设计如图9所示。凸模设计成“燕尾”形式,凸模冲压成形 时,废料有一定程度的变形,便於废料留在凹模,防止废料上浮。

    “π”形弯曲结构如(图9)(a)所示,模具设计预压 装置,在卸料板接触到凹模板时,预先弯曲成一定角 度,模具在闭模后,再弯曲成如(图9)(b)所示零 件形状;模具在开模过程中,为保证零件卸料顺利, 设计了浮动顶板8;同时为保证“π”形结构卸料不 变形,在下模设计了预压装置,最后上模设计的弹顶 装置平稳地将零件从成形卸料板镶件11卸出。

    图 9: (a)“π”形弯曲结构

    图 9: (b)“π”形弯曲过程

    1. 上垫板 /2. 固定板 /3. 卸料板 /4. 弹压卸料板镶件 /5. 凹模板 /6. 预压杆 /7. 传力柱 /8. 浮动顶板 /9. 成形凸模 /10. 定位凹模镶件 /11. 卸料板镶件

    ③模具卸料结构

    由于零件强度差,为保证零件成形质量,在最后工位 零件落料后,模具底座安装传送带运输零件,传送带 另一端安装穿杆机,实现零件自动穿杆(见图10), 便於零件流转,提高生产效率,同时废料载体设计自 动卷料机构进行回收,方便快捷。■

    图 10:零件穿杆

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