Q5A液晶電視背板的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)＊

郝建廣，李國臣，曹會(huì)元

（1.東莞市豪順精密科技有限公司，廣東東莞 523000；2.東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東東莞 523808）

1 引言

Q5A背板原材為熱鍍鋅鋼板（SECC），料厚為1mm，該制件為電視機(jī)背板后蓋，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，A區(qū)域?yàn)榧^所指處局部結(jié)構(gòu)的放大圖。背板外形尺寸為，變形要求不允許龜翹，碗翹≤1.5mm，折彎面垂直度±0.5°，折彎高度±0.15mm，成品件需要有較高的成形強(qiáng)度和剛度，無褶皺，翹曲及裂紋等缺陷。

圖1 背板三維結(jié)構(gòu)圖

2 沖壓工藝設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)背板制件相比，Q5A背板技術(shù)難點(diǎn)在于：

（1）如圖2所示背板邊緣除地側(cè)外的3邊要求180°折彎處理，且拍死邊的厚度d，拍死邊到大平面的高度h等尺寸必須嚴(yán)格管控。

圖2 背板180°折彎示意圖

（2）兩邊相鄰的直角要求光滑平整，平直度要求較高。

結(jié)合現(xiàn)公司自動(dòng)生產(chǎn)線車床和機(jī)械手布局特點(diǎn)，對(duì)零件的沖壓工藝進(jìn)行簡要分析。

2.1 沖壓工藝分析

電視背板沖壓工序一般包括拉凸，沖孔，切邊，整形，折彎等工序，針對(duì)該款背板，沖壓工序設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）根據(jù)制件特點(diǎn)分析，背板成形需要7道沖壓工序。為了保證制件沖壓受力均勻，可以將切邊，整形及沖孔分散在2～3道工序中，而不是每道工序獨(dú)立完成一個(gè)功能。

（2）由于制件鄰邊對(duì)直角的外觀及平直度要求較高，折彎工序之后需增加側(cè)沖工序，對(duì)折彎后鄰邊直角進(jìn)行修整。

（3）背板需要進(jìn)行180°折彎處理，考慮到背板鉚接鉚釘前需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，可以將180°折彎分解成90°折彎-翻轉(zhuǎn)背板再度90°折彎，這樣可以將第二次折彎工序與鉚接同時(shí)進(jìn)行。

2.2 沖壓工序確定

公司根據(jù)背板制件特點(diǎn)布置了不同噸位的單機(jī)連線自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，沖壓質(zhì)量穩(wěn)定可靠，通用性能好，成產(chǎn)成本低。根據(jù)Q5A背板制件工藝特點(diǎn)，結(jié)合公司自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的排布特點(diǎn)，選擇了500t生產(chǎn)沖床，并擬定了7道沖壓工序。

（1）拉凸。如圖3所示對(duì)板料進(jìn)行凸包拉深成形的同時(shí)在板材邊緣沖裁出外定位，壓出拉延筋。拉延筋可以增大沖壓時(shí)對(duì)板材的壓邊力，控制材料沿凹模口流入凸模的速率，避免材料不同部位流入凸模速率不同而造成失穩(wěn)，起皺開裂等現(xiàn)象。

圖3 第一工序圖

（2）局部切邊，整體整形，同時(shí)完成部分沖孔，如圖4所示。若只用一道工序進(jìn)行切邊沖裁極易造成廢料卡在模具上，故設(shè)計(jì)時(shí)選擇分塊切邊的方式，采用了兩道切邊工序。第二工序?qū)ぜ笥覂蓚?cè)邊緣進(jìn)行沖裁，該道工序中工件邊緣的外定位被沖裁，為了避免定位錯(cuò)誤，在工件中間增加了4個(gè)內(nèi)定位孔。同時(shí)在背板的側(cè)結(jié)構(gòu)密集處增加橫向了加強(qiáng)筋以增加背板成形剛度，防止板料彈跳。背板地側(cè)紅色邊框局部放大圖如右上所示，由于后續(xù)折彎處距離凸包距離過近，尺寸精度要求極高，故在第二工序中預(yù)先打折彎線，避免因折彎壓力過大導(dǎo)致凸包變形。

圖4 第二工序圖

（3）局部切邊整形，沖孔，同時(shí)在工件欲折彎處壓折彎線，如圖5所示。

圖5 第三工序圖

（4）向下折彎，抽牙。如圖6所示，對(duì)背板四邊進(jìn)行90°折彎，同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行抽牙處理。

圖6 第四工序圖

（5）側(cè)切，壓毛邊，整形，打凸點(diǎn)。因?yàn)樵摽畋嘲鍖?duì)外形及尺寸要求較高，在折完之后需要對(duì)靠近工件天側(cè)兩直角進(jìn)行側(cè)沖，切去余料，如圖7所示。

圖7 第五工序

（6）3邊側(cè)推，如圖8所示。利用模具對(duì)工件3邊進(jìn)行側(cè)推處理，側(cè)推面與折彎面之間夾角為90°。

圖8 第六工序

（7）3邊拍平，打鉚釘并進(jìn)行整形，如圖9所示。第六工序之后自動(dòng)沖壓線機(jī)械手將工件翻轉(zhuǎn)并送入第七工序，第七工序同時(shí)完成打鉚釘和拍平工序。拍平實(shí)際是通過翻轉(zhuǎn)工件側(cè)向折彎90°來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)為了防止調(diào)整背板變形，防止彈跳，在背板加強(qiáng)筋中適當(dāng)增加砍線。

圖9 第七工序

3 模具設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)分析

沖壓模具設(shè)計(jì)是沖壓生產(chǎn)的核心技術(shù)部分，模具設(shè)計(jì)是否合理直接影響模具的生產(chǎn)質(zhì)量甚至沖壓制件的質(zhì)量。為了便于加工和更換磨損零件，模具采用模塊化設(shè)計(jì)，將模具劃分為模架、工作部件、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件等模塊，根據(jù)不同的性能要求及復(fù)雜程度采用不同的加工方法，實(shí)行并行加工，降低設(shè)計(jì)制造成本的同時(shí)大大降低模具生產(chǎn)周期。

Q5A背板的難點(diǎn)在于180°折彎處理，此處重點(diǎn)介紹第四，第七工序折彎和第六工序側(cè)推模塊的設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）合理模具定位。

沖壓成型時(shí)模具及沖壓件要承受一定的沖擊力，容易發(fā)生位置偏移，造成模具及沖壓件損壞，因此模具定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。模具定位包括下托板與沖床臺(tái)面的定位，上下模之間的定位，下模與沖壓件之間的定位。

下托板與沖床臺(tái)之間通過快速定位槽進(jìn)行定位，如圖10所示，定位槽可以使沖床與托板重心重合，實(shí)現(xiàn)模具的快速定位。上下模之間通過4個(gè)內(nèi)定位柱進(jìn)行定位。第一次沖壓時(shí)模具及坯料通過外定位塊進(jìn)行定位，第2道工序時(shí)沖壓件外緣被切除，此時(shí)同時(shí)沖出4個(gè)內(nèi)定位孔進(jìn)行后續(xù)工序的定位，如圖4所示。

圖10 下托板示意圖

（2）折彎模塊設(shè)計(jì)。

背板3邊需要進(jìn)行180°折彎，這是模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一?？紤]到背板成形后需要翻轉(zhuǎn)然后鉚接螺柱，對(duì)背板折彎側(cè)推處理后，翻轉(zhuǎn)背板，將拍平工序轉(zhuǎn)化為90°折彎處理，與此同時(shí)完成螺柱的鉚接，既減少了工序又降低了模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度。折彎模如圖11所示，第四工序中進(jìn)行90°折彎，沖壓時(shí)工件放置于模塊3上，模塊1隨上托板一起向下運(yùn)動(dòng)，壓緊工件，模塊2隨止擋板向下對(duì)工件進(jìn)行折彎。第七工序中工件翻轉(zhuǎn)放置于模塊6，模塊5起壓緊限位作用，模塊4隨止擋板向下對(duì)工件90°折彎。兩副90°折彎模具完成工件的180°折彎。

圖11 折彎模模塊圖

（3）側(cè)推模塊設(shè)計(jì)。

第六工序中側(cè)推模塊如圖12所示。沖壓生產(chǎn)時(shí)，上托板（模塊圖未顯示）向下運(yùn)動(dòng)，與模塊6、7一起壓緊工件，模塊1、2隨上模座向下運(yùn)動(dòng)將力傳遞給模塊3、4、5、6推動(dòng)其向前完成工件的側(cè)推，模塊2、3、5的設(shè)計(jì)主要是為了生產(chǎn)時(shí)與模塊1、4選用不同的材料以節(jié)省生產(chǎn)成本。

圖12 側(cè)推模塊圖

4 總結(jié)

Q5A背板尺寸大，平面度及尺寸精度要求高。同時(shí)為了滿足后續(xù)裝配，除地側(cè)外的3邊要求折雙邊處理，折雙邊的強(qiáng)度和尺寸都要進(jìn)行嚴(yán)格把控，公司首次接觸此類型制件。通過對(duì)制件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化了制件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了合理的沖壓工藝，強(qiáng)化了模具設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。