IC高腳次模具一種凹模斜度設(shè)計方案及加工方法

張志剛

（中山復(fù)盛機電有限公司，廣東中山 528437）

0 引言

對于IC模具而言，尤其是高端高腳次IC模具，占整套模具所有凹模型腔50%的內(nèi)腳多為異型設(shè)計，凹模斜度即使采取單一斜度設(shè)計，無論是對生產(chǎn)加工還是沖壓生產(chǎn)基本上都構(gòu)不成困難[1]。但是另外50%型腔的凹模外腳及圓孔類，型腔表現(xiàn)形式雖然簡單，如果按照內(nèi)腳型腔同樣單一斜度設(shè)計，很容易在沖壓生產(chǎn)過程中產(chǎn)生揚屑、塞屑現(xiàn)象，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率、品質(zhì)良率降低，模具使用壽命縮短，甚至對產(chǎn)品市場占有造成一定的影響[2-3]。尤其是隨著社會智能化的深入，高端IC產(chǎn)品在其中扮演著越來越重要的角色。歸根結(jié)底未來IC的發(fā)展決定于IC模具的制作。本文主要介紹幾種凹模斜度的設(shè)計方案及對應(yīng)精密線切割加工方法，為同行提供參考。

1 單斜度，線割型腔背面加沉坑

如圖1，首先在凹模零件的背面加工適當(dāng)深度的沉坑，然后精密線切割部分只加工12分斜度。此種方法從設(shè)計端到加工端都較為簡單，但所存問題點是型腔越小就越容易產(chǎn)生塞屑現(xiàn)象，凹模使用壽命有一定的限制(因為斜度大，當(dāng)研磨一定量時就容易產(chǎn)生產(chǎn)品毛邊)，同時線割型腔背面深度又不能過深，以影響到凹模的承載力狀況[4]。

圖1 單斜度設(shè)計圖

2 雙斜度，線割型腔背面加沉坑

如圖2，凹模壽命部分采用3分斜度，而卸料部分采用12分斜度。此種設(shè)計方式是在單一斜度基礎(chǔ)上針對線割小型腔塞屑的一種改善，此時工件型腔背面沉坑可以考慮變淺甚至根據(jù)產(chǎn)品料帶的厚度尺寸取消。但此種方法對線切割的加工難度有所提升：是先加工上面刃口壽命部分的斜度尺寸，還是先加工卸料部分的斜度尺寸就很有必要注意，因為一旦加工時設(shè)定錯誤就會造成凹模刃口尺寸及刃口壽命的偏差，甚至可能會導(dǎo)致零件的報廢。因此此種方法的線切割加工工藝安排非常關(guān)鍵[5]。加工方法參考：先加工12分斜度，再加工3分斜度，這樣就會把放電加工毛邊留在卸料斜面。反之就會將放電加工毛邊留在刃口面，從而導(dǎo)致塞屑的可能。除此之外在加工12分斜度的時針對線割機頭工件高度設(shè)定時要進(jìn)行適當(dāng)補償，不同的線割機型補償值不同，因此在加工正式零件前一定要先在線切高度補償條件測試。

圖2 雙斜度設(shè)計圖

3 雙斜度凸點，線割型腔背面加沉坑

如圖3，凹模刃口面分別采用5分斜度及8分斜度交替進(jìn)行。此種設(shè)計方案的好處是在兩種斜度交接處會產(chǎn)生凸點，凸點的作用在于卡住廢料，防止廢料在凹模型腔中翻轉(zhuǎn)從而造成凹模型腔塞屑[6]。但此種設(shè)計方案對生產(chǎn)制造過程中線切割難度非常大，尤其是程序編輯處理方面要有一定的技巧：可以利用上下異型方式切割，但此種切割方式存在的問題是耗時長，且在兩個程序銜接處即兩種斜度銜接處會產(chǎn)生吃入現(xiàn)象。加工方法參考：將刃口面兩種斜度處將線段打斷，先將線割型腔整體進(jìn)行8分斜度編輯，然后再修改5分斜度處，最后編輯成為一個整體程序段，切割時一次性切割完成。如此加工方式既省時品質(zhì)又有保障，線割加工的關(guān)鍵點是程序編輯。

圖3 雙斜度加凸點設(shè)計圖

4 單斜度加卡點，線割型腔背面加沉坑

如圖4，凹模刃口為單一8分斜度，然后在線割型腔長邊兩側(cè)，分別加兩個2度斜度卡點，此種設(shè)計方案的目的仍然是為了卡住廢料，防止廢料跳脫翻轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致凹模塞屑。此種設(shè)計方案對生產(chǎn)加工操作上影響不大，線割一般用采用上下異型加工就完全可以實現(xiàn)。只是因為2度斜度有些大，尤其是對精密線切割來說，會對機臺上下導(dǎo)件壽命產(chǎn)生影響，畢竟線切割導(dǎo)件價值較高同時又是設(shè)備加工工件精度的核心，代價相對較大。但還是要看整體需求。尤其是一些簡單的沖裁圓孔可能就會不得已而為之。

圖4 單斜度加卡點設(shè)計圖

5 型腔頭尾不同斜度，線割型腔背面加沉坑

如圖5，這是一支常見的相對單一的內(nèi)腳型腔。此類凹模型腔的特點是：頭部大尾部細(xì)短，沖裁過程中存在頭重尾輕現(xiàn)象，如果凹模卡料不均勻的話，就會產(chǎn)生廢料傾斜或翻轉(zhuǎn)，整個型腔采用為單一一種斜度設(shè)計的話就會存在此種隱患，最終導(dǎo)致的結(jié)果同樣是凹模塞屑。如下的設(shè)計方案為頭部采用8分斜度，型腔尾部采用5分斜度。造成兩種斜度相交的肩膀處產(chǎn)生卡料現(xiàn)象，從而防止廢料翻轉(zhuǎn)。此種設(shè)計方案對生產(chǎn)加工產(chǎn)生的影響不大，為了減少加工過程中在兩個斜度銜接處被放電腐蝕的可能性，建議將線割型腔頭、尾部分成兩個加工程序，如圖5中型腔A’及型腔B’，注意點為：在制作圖形時要有意對各部分型腔銜接處進(jìn)行延長，否則很容易產(chǎn)生吃入現(xiàn)象[7]。

圖5 型腔頭尾不同斜度設(shè)計圖

6 結(jié)束語

智能化、數(shù)據(jù)化的廣泛應(yīng)用，對IC行業(yè)高端模具的要求不斷攀升，挑戰(zhàn)越來越高。新的設(shè)計方案及創(chuàng)新想法不斷涌現(xiàn)，不斷成熟突破。以上所列的幾種凹模設(shè)計方案及相應(yīng)加工方法經(jīng)過實踐生產(chǎn)檢驗都具有非常好的生產(chǎn)效果，供相關(guān)設(shè)計及加工方面的人員參考。相關(guān)具體尺寸數(shù)據(jù)的設(shè)定，必然是和各家產(chǎn)品的形態(tài)、模具零件及沖壓材料材質(zhì)、性能、材料厚度等相關(guān)物理化學(xué)特性及客戶對產(chǎn)品的實際需求息息相關(guān)。