图1 为笔记本电脑电源连接器面板, 其主要作 用是对接口进行电磁屏蔽、防止干扰其他电子零件 和对人体的辐射, 增加对插头的保持力, 保证电源 不会因为电脑在使用中的搬动而断电。连接器面板 材质为冷轧不锈钢带(J IS: SUS301-CSP-1/ 2H) , 料厚 0. 10 mm。该制件形状复杂, 尺寸精度要求高, 成形 难度大。根据制件的装配和功能要求, 制件外周分 别有4 处90°弯曲。制件当中圆孔处设计有4 个J 形 钩爪, 装配后靠4 个弹性爪子紧紧包住插头, 所施 加的正向力和摩擦力满足接口组件的插拔力要求, 因此在材质确定的条件下,尺寸4. 68 ±0. 03 mm很 重要。制件属于外观件,表面不能有任何压伤、刮伤 或变形,弯曲处不能有明显的起皱、挤压痕。该制件 外形尺寸小, 精度高, 需求量大, 不适宜采用单工序 模或复合模生产, 因此采用多工位级进模冲压加 工, 以保证其尺寸精度及提高生产率。制件四周的 弯曲和中间的钩爪成形后难以脱模, 给多工位级进 模设计带来很大的困难, 只有对模具结构和冲压工序 进行合理的设计,才能生产出合格的制件。 2 冲压工艺分析与排样设计 面板零件展开后形状如图2 所示。级进模一次 行程要完成多道冲压工序,制件需要有载体连接,为 避免干涉,载体不能连在制件弯曲面上,只能连在制件 的冲裁平面上,保证不影响后续工序的定位和成形。 2. 1 刃口拼接 充分考虑制件的功能要求和冲压工艺性, 初步 设计有2 种刃口拼接、载体连料方式。刃口拼接设计 须遵循3 大原则: ①设计燕尾槽钩料, 防止跳屑; ② 拆分成几个刃口, 避免加工困难或者刃口某一处强 度低而崩刃, 导致整个刃口零件报废或频繁更换造 成生产成本上升; ③接刀处前刃须比后刃下料多,防 止后刃与前刃重复切削板料产生碎屑。 连接器排样设计首要考虑的不是材料利用率, 而是排样的合理性,保证模具高速、平稳,制件合格、 品质稳定。刃口拼接、载体连料方式方案一如图3 (a) 所示,制件旋转90°,载体连在两侧。此设计方案 —————————————————————— 收稿日期:2009 - 08 - 18。 作者简介: 严智勇(1976 - ) , 男, 安徽铜陵人, 工程师, 主要从事 模具设计与制造工作, 地址: 上海市外高桥保税区英伦路889 号 莫仕连接器(上海) 有限公司研发中心, (电话) 15801707460 , (电 子信箱) 。 40 模具工业2010 年第36 卷第1 期 (a) 面板立体图(b) 面板尺寸 图1 连接器面板 图2 面板展开形状 有2 个缺陷: ①左右各有一处0. 2 mm细长窄缝废料 需冲裁,长宽比值为3. 36 ∶0. 2 = 16. 8 ,远大于5 ,凸 模在0. 2 mm宽度上沿高度方向抗弯曲能力大为降 低, 强度弱, 易失稳, 凸模非常容易折断; ②两侧 90°- 2° 0°是内扣尺寸, 凹模镶件须做成浮动式, 否则无 法脱模, 若做成固定式强制脱模, 制件与镶件干涉 导致角度超差。方案一制件的弯曲方向垂直于送料 方向, 若镶件顶起, 会挡住制件的两侧弯曲部分, 导 致难以送料。经综合考虑,又设计了刃口拼接、载体 连料方案二, 如图3(b) 所示, 该方案没有细长凸模 下料,凸模比方案一少2 个。内扣90°角的弯曲方向 与送料方向一致, 不存在制件与镶件干涉的问题。 载体与制件连接处设计有R0. 10 mm的避空, 后刃 裁切不会产生过切碎屑及影响面板对连接器的电磁 屏蔽效果。 为确保条料送进时平稳, 定位准确, 设计采用4 条筋将制件4 个角与载体连在一起,托住制件,增强 送料的稳定性,保证制件相对于载体不发生侧弯、位 移或弯曲等不良现象。 2. 2 排样设计 排样设计应遵循前道工位是为后道工位做准 备,不能影响后工位的冲压、成形的原则。弯曲成形 会对模具产生侧向弯矩, 造成弯曲凸模失稳、折断, 弯曲成形工位应远离冲裁工序, 尽量排在靠后工 位。大凸模冲切时对条料产生的侧向拉力一旦超过 小凸模的抗弯强度,会导致小凸模折断,因此冲裁小 孔应排在靠前工位, 此外冲小孔凸模的高度应比大 凸模高度低1. 5 t ( t 为料厚) 。弯曲成形时,以条料上 的工艺孔为定位基准,先成形远离孔的折弯处,再成 形靠近孔的折弯处。同一处弯曲若分成几工位成 模具工业2010 年第36 卷第1 期41 (a) 方案一(b) 方案二 图3 刃口拼接方式 形, 应放在相邻工位, 以减少定位误差和尽可能地 减少步距累积误差。 卷料在搬运过程中侧面可能会受碰撞挤压变 形, 为了防止影响送料, 第1 工位设计为切边, 去除 料变形的毛边, 同时作为条料送进时的粗定位, 防 止条料误送。为了保证条料在模具内各个工位的准 确定位,设计有双排1. 60 mm导正孔。 为保证带料顺利送进和制件成形可靠, 选择制 件向下弯曲成形。为了控制制件的弯曲回弹, 增加 了整形工位。最后一工位为落料工位。制件的电镀 方式为散镀, 即整个制件散乱地浸泡在电镀溶液里 进行电镀处理。 根据刃口拼接方式和综合上述的分析, 设计出 图4 所示的排样方案,共分22 工位。第1 工位为切 边及冲定位孔; 第2 至10 工位为切废料, 逐步切出 制件展开形状; 第12 至14 工位对中间J 形爪弯曲; 第15 工位切舌成形;第17 工位弯曲两侧外形;第18 工位整形, 调整两侧弯曲回弹量; 第19～21 工位弯 曲前后90°外形;第22 工位将制件切断落料,完成整 个制件的成形。考虑凹模的强度以及防止各工位之 间的零件干涉,其中6、8、9、11、16 为空工位。采用的 带料宽度25 mm,步距为18 mm。
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