Type-C外殼成形工藝及級進模設(shè)計

金 巖

（怡得樂電子（杭州）有限公司，浙江杭州 310018）

1 引言

伴隨5G智能數(shù)據(jù)時代的到來，大數(shù)據(jù)信息產(chǎn)業(yè)的迅速蓬勃發(fā)展，個人消費產(chǎn)品更加普及，客戶對數(shù)據(jù)傳送速度要求越來越高。Type-C其亮點在于更加纖薄的設(shè)計、更快的傳輸速度（最高可達10Gbps）、更強的電力傳輸（最高100W），此外Type-C接口還支持雙面插入，正反面隨便插，相比USB2.0和USB3.0更為先進。它是一種既可以應(yīng)用于PC（主設(shè)備）又可以應(yīng)用于外部設(shè)備（從設(shè)備，如手機）的接口類型，這是劃時代的?，F(xiàn)在的Type-C外殼有兩種生產(chǎn)工藝：一種是無縫式，使用一根無縫鋼管，通過拉伸擠壓形成接口的形狀，制造成本高、效率低；另一種是有縫式，是由平片進行折彎，拼接到一起，接合處有一條縫隙，這種有縫設(shè)計在使用過程中如果制件縫隙制造不良會由于制件使用中的重復(fù)插、拔而產(chǎn)生制件接口變形從而導致無法使用，所以對制件制造有非常高的要求。本文采用先進精密沖壓模具技術(shù)以及精巧的設(shè)計，可很好的成形出滿足要求的接口，從而保護Type-C制件接口和與其對配設(shè)備的安全使用。

2 制件結(jié)構(gòu)及工藝分析

Type-C接口零件圖如圖1所示，材料不銹鋼,材料厚0.30mm，超大批量生產(chǎn)。制件要求：①一級外觀件，外觀要求不能任何有劃痕、壓傷、色差、油污等；②為保證制件數(shù)據(jù)傳輸效果良好，要求接口處無縫隙和斷差，成形后制件框口沒有變形，900mm高處自由落體5次鉚接區(qū)域不會彈開；③滿足圖紙所有尺寸公差要求，制件圓角區(qū)域無褶皺。為保證以上制件質(zhì)量在超大批量生產(chǎn)過程中滿足圖紙技術(shù)尺寸要求，滿足環(huán)保、安全、高效的生產(chǎn)需求等，故設(shè)計一套精密級進模。

3 沖壓工藝分析與排樣設(shè)計

制件材質(zhì)為不銹鋼，塑性、韌性、冷變形性、焊接工藝性等性能良好。對金屬材料來說，折彎的中性層長度永遠不變，首先對制件進行展開，在制件成形位置設(shè)計需要考慮成形上模和成形下模等制件強度進行補強設(shè)計，并對所有沖切刀口做好防跳廢料特殊處理。由于Tape-C制件一端設(shè)計有卷邊，基帶連接位置需要設(shè)計在對應(yīng)的另一邊，并通過正反面設(shè)計沖切預(yù)斷的方式進行，即V-CUT，這樣更有利于制件與基帶分離時減少沖切力，保證制件后工序落料不變形，但為保證送料順暢，正反面V-CUT不能同時成形出來，需要分開成形。

排樣設(shè)計是多工位級進模設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，排布料帶時需要綜合考慮各種因素，比如制件紋理方向、送料方向、刀口拼接方式、制件成形的動作關(guān)系、刀口拼接先后順序、凸、凹模成形制件強度、制件的定位、制件的浮料以及脫料板卸料等諸多因素，在多工位級進模設(shè)計中，當一個制件平片展開后，分析制件各工序間的拆解方法是最重要的，工序的拆分方法各種各樣，怎樣拆解才能保證又省、又快地確定工步間的成形順序，將直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，也會影響到模具工步數(shù)量和制件的尺寸穩(wěn)定性。

除了保證制件基帶排布的合理性和模具運行狀態(tài)的平穩(wěn)性外，需要提高材料利用率。本設(shè)計采用制件折彎方向與材料紋理方向一致，即與送料方向平行，方便送料和脫料，Type-C頭部是卷邊，在模具送料過程中容易使制件順暢從模具脫落，可以很好的提高模具生產(chǎn)效率?？紤]到穩(wěn)定性，設(shè)計成雙基帶連料方式，更有利于送料的平穩(wěn)，使送料更順暢，并且基帶兩邊分別設(shè)計有導位孔，可提高定位精度，并有目的地預(yù)留空工位。

詳細沖壓工藝順序為：①正面打V-CUT；②沖壓定位孔和外形；③、④空工位；⑤拍毛刺；⑥空工位；⑦刺破兩頭燕尾；⑧空工位；⑨卷邊；⑩、空工位45°預(yù)折彎90°預(yù)折彎；90°預(yù)折彎調(diào)整；、、空工位；橋成形定位；橋成形Type-C框口；橋上調(diào)整Type-C框口尺寸；鉚接；制件頭部包圓成形；空工位；輪廓、平面度調(diào)整；反面打V-CUT。詳細排樣如圖2所示。

4 模具結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵工位設(shè)計

根據(jù)排樣圖和制件結(jié)構(gòu)特性分析，模具結(jié)構(gòu)選用彈壓式高精度模具結(jié)構(gòu)，如圖3所示。為保證模具運行平穩(wěn)，分別在上、下模架外形最大處設(shè)計直徑?32mm高剛性鋼球?qū)еM件，提高模具精度。第一段、第二段兩段模板分別設(shè)計4組直徑?20mm高剛性卸料板組件。所有導柱位置均設(shè)計有防呆，保證模具組裝方向的唯一性，防止錯誤合模而導致整套模具報廢。為保證制件精度，制件毛刺的控制且方便維修，所有成形制件和刀口均設(shè)計成鑲件式結(jié)構(gòu)。Tape-C制件結(jié)構(gòu)為中間空心環(huán)形，就是將制件從平片折成環(huán)形，并通過鉚接的方式使其結(jié)合為一體。為滿足這一成形結(jié)構(gòu)，模具特意設(shè)計了懸臂橋梁，懸臂橋梁將環(huán)形制件套在懸臂橋梁外進行成形及調(diào)整定位。橋梁固定座設(shè)計在模具起始送料方向端，并設(shè)計有導入角，保證制件能夠順暢進入橋梁，整個成形過程均在橋梁上完成，制件成形完成后順暢從懸臂橋梁上脫出，如圖4所示。

圖3 級進模結(jié)構(gòu)

Type-C制件預(yù)成形一部分后直接送到○19、○20工站,模具閉合，成形上模與懸臂橋梁完成折彎成形，將制件折彎到位并調(diào)整環(huán)形尺寸。模具開模，制件與懸臂橋在浮料彈簧作用下同時浮起，并沿著懸臂橋進入○21鉚接工站，模具閉模，脫料成形制件與下模成形制件將制件定位，懸臂橋梁固定內(nèi)框口并在橋梁上設(shè)計鉚點，下模制件不斷鐓壓制件上的鉚接點，鉚點發(fā)生鐓壓變形而使其相互鉚緊，保證鉚合堅固。因設(shè)計鉚點在Type-C內(nèi)測，故外觀看不到鉚點，以保證制件美觀，市面上多數(shù)制件鉚點在外側(cè)。

金屬材料在鉚接時受到鐓壓，從而使材料產(chǎn)生流動,材料的流動會導致環(huán)形制件中心度不好，因此凸、凹模要把制件外輪廓包緊后再鉚接,從而限制了因鐓壓而導致的制件變形。如圖4 C-C剖視放大圖所示。為保證鉚接精度穩(wěn)定，在鉚接工位前后增加對橋四周的定位，如圖4 D-D剖視放大圖所示，鉚接后制件可通過國際跌落試驗標準驗證。鉚接緊密度不良直接影響制件跌落試驗不成功，主要原因是燕尾槽間的咬合力度不夠，為確保接縫處牢固、無縫隙，提高鉚接強度，設(shè)計需要滿足：①鉚接深度H=0.08～0.10mm；②燕尾處的角度α1與α2相同并控制在30～60°；③鉚接間隙D需要控制在0.01mm以內(nèi)（實際鉚接后間隙為零）；④鉚接點需要全部覆蓋燕尾圓角位置并不能過多，單邊0.05～0.10mm的距離，如圖5所示。

圖4 橋式成形

圖5 燕尾和鉚接設(shè)計

模具開模,制件套在懸臂橋上同時浮起，并沿著懸臂橋梁的外輪廓滑向○2工位，此工位側(cè)面成形頭部圓弧，使用側(cè)滑塊成形，制件送到位后，隨著模具繼續(xù)合模，側(cè)滑塊完成制件頭部圓弧成形。模具打開，制件全部成形到位，從懸臂橋上脫落，并被傳出模具。通過上述方案和調(diào)整工站可有效保證制件折彎成形角和制件輪廓度滿足尺寸要求。在鉚接部位制件沖壓后需電鍍等處理，因此沖壓時提前縮放好制件尺寸處于公差帶的中間偏小值。

5 結(jié)論

在工業(yè)智能化沖壓生產(chǎn)中，對尺寸不大、涉及多工序的制件采用級進模進行生產(chǎn)十分廣泛，級進模設(shè)計時需要重點考慮制件排樣。該模具設(shè)計合理，模具運行非常平穩(wěn)、維修也很方便，生產(chǎn)的制件質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。