公益慈善北京中科在行动 https://weifang.dzwww.com/cj/201711/t20171123_16264512.htm图1所示为手机声学网小孔屏蔽罩结构，材料为SUSL，厚度为0.1mm，密集小孔的孔径、位置精度、间距要求较高，所以导致其模具结构复杂、精度要求高、设计制造难度大。近年来，随着模具技术的提升，模具结构、制造精度、使用寿命、使用性能和制造周期等方面取得了明显进步，屏蔽罩已形成标准化结构，但尚未实现以模具冲压的形式进行生产。
图1小孔屏蔽罩
1技术难点由于零件特性，φ0.2mm密集小孔难以实现冲压生产，目前国内外生产此类零件的工艺为：蚀刻带料得到φ0.2mm小孔后再由模具冲压成形，效率低。模具冲压成形小孔替代蚀刻工艺的优势：①可连续批量生产，冲次达到件/min，提高了生产效率；②可批量生产卷料，解决了蚀刻只能采用条料的问题；③降低单件生产成本。2密集网状小孔冲压成形难度分析（1）凸模强度：凸模工作部分直径仅有φ0.2mm，强度差易弯曲变形，模具生产时凸模受冲裁力作用容易损坏。（2）凹模精度：凹模镶件因φ0.2mm孔过小而无法穿孔，不能采用慢走丝线切割加工，只能以左、右件各半圆的方式镶拼，精度不足会产生圆孔错位等不良现象。（3）小孔冲裁的密集度：声学产品的小孔呈网状分布，零件不足mm2的表面分布着~个φ0.2mm的小孔，间距为0.46mm，若不能实现高密集冲裁，则会因模具长度较长，难以在1副模具成形；多副模具的多次工序反复流转则会对零件成形产生更多不稳定因素。3级进模排样方案现通过1副级进模完成个φ0.2mm密集小孔的冲压，通过多次优化模具核心结构（凹模板、凹模镶件和凸模固定板）及关键结构的加工工艺，保证了模具精度并成功导入批量生产，以模具冲压成形小孔替代蚀刻工艺技术。排样方案如图2所示，排样尺寸为mm×44mm，步距为23mm，采用φ2mm和φ2.5mm的双边载体双导正孔，共有29个工位。图2排样4模具结构设计目前模具行业对小孔类冲裁研究较少，且模具冲裁实际效果不理想，主要问题有冲裁毛刺大、孔圆度差、模具制造困难、凸模损耗快。要实现φ0.2mm密集小孔冲裁并批量生产，需设计新的冲模结构与制造工艺。4.1传统冲模冲孔结构传统冲孔结构如图3所示，需设计工作长度为8mm的φ0.2mm小孔凸模，加工困难，且凸模强度差，而且φ0.2mm小孔凹模无法穿孔，不能采用慢走丝线切割加工。图3传统冲孔结构4.2新模具结构新模具结构如图4所示，采用精密导柱滚珠导向模架。为保证模具的导向精度和装配精度，固定板、卸料板、凹模板采用4根滚动导柱导向。为保证模具拆卸方便利于修模，模具整体设计为子模结构，同时采用上装弹簧结构。图4新模具结构1.上模座2.上垫板3.固定板4.限位板5.卸料板6.凹模板7.下垫板8.下模座9.抬料销10.导柱11.凸模
4.3模具关键成形结构模具结构要突破的难点主要有3个：凸模强度、凹模精度和小孔冲裁的密集度。凸模结构如图5所示，凸模长度由50mm减小为31.5mm，工作部分长度由8mm减小为3.5mm，凸模材料由进口高速钢S改为进口硬质合金CD。图5凸模
为保证凸模工作强度，设计新导向结构，如图6所示。凸模固定板与固定板之间用销钉及螺钉连接，凸模长度可由50mm减小为31.5mm；凸模导正设计为双导向结构，分为固定部分导向和冲裁工作部分导向，凸模工作部分长度由8mm减小为3.5mm，固定板、固定导向块和工作导向块将凸模固定在凸模固定座中，为密集冲裁做准备。图6新导向结构φ0.2mm小孔凹模采用左、右凹模镶件半圆镶拼工艺，无法满足要求。现设计新的小孔凹模制造工艺：①左、右凹模镶件先加工φ0.15mm半圆；②增加凹模护套将左、右件装配为整体；③将φ0.15mm型孔作为穿丝孔，采用慢走丝精加工φ0.21mm的尺寸，这规避了孔错位、孔变形的风险，如图7所示。图7凹模镶件
在保证凸模强度与凹模精度的前提下，通过整合排布，根据凸模φ1.3mm挂台的安装空间进行密集布置，一个工位可同时冲裁14个φ0.2mm小孔，一个凸模固定座可同时安装42个φ0.2mm小孔凸模。现研发了1副级进模（长mm）完成个φ0.2mm孔（间距0.46mm）的冲裁，一周内完成了万冲次的批量生产，零件成形质量稳定，凸模损耗低。5精度问题的解决（1）凹模镶件如图8所示，使用快走丝线切割加工零件外轮廓并留0.05mm余量，厚度留0.15mm余量；再研磨外形尺寸，刀口面研磨0.mm余量，慢走丝线切割加工φ0.15mm半圆孔并留余量，加工完成后装入凹模护套精加工φ0.21mm圆孔到图纸要求。图8凹模镶件（2）凹模护套如图9所示，采用快走丝线切割加工型孔，护套外轮廓留余量0.1mm，加工C1mm倒角、背面槽及挂台，然后进行热处理；研磨以型孔为基准，外轮廓留0.05mm余量，加工C0.3mm倒角；以外轮廓为基准，慢走丝精加工型孔至图纸要求。钳工装配对应的凹模镶件后交检验，研磨厚度外形，各面留0.03mm余量，最后再精加工凹模φ0.21mm圆孔，最后以φ0.21mm圆孔为基准研磨外形至图纸要求。图9凹模护套（3）凹模板如图10所示，铣加工JG、W、W1孔、螺纹孔及侧面底孔，钳工加工螺纹后将凹模板进行热处理，之后将其深冷处理去除内应力；平磨凹模板厚度尺寸22mm，并留0.05mm余量，其余外形尺寸平磨至图纸要求，慢走丝线切割精加工JG、W、W1孔留余量，再将凹模板进行热处理，平磨厚度尺寸至图纸要求，以W孔为基准将JG孔和圆孔加工至图纸尺寸要求。图10凹模板（4）凸模固定板如图11所示，铣加工JG、W孔及圆孔，钳工加工螺纹后将凹模板进行热处理，之后将其深冷处理去除内应力；平面磨固定板外轮廓，各面加工至图纸尺寸要求，慢走丝线切割精加工W孔至图纸尺寸要求，JG孔及圆孔留0.03mm余量，再进行热处理并去除内应力，平磨厚度尺寸至图纸要求。图11固定板▍原文作者：滕斌王希亮庄严胡晋波
▍作者单位：成都宏明双新科技股份有限公司
