冲压模具设计核心技术:端子模具的排样优化与系带变形调整要点详解

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一. 端子模具设计注意事项

那端子模具产出的成熟产品,通常具备两个特性,其一为产量非常大,其二是更新的时期极快。鉴于产品所拥有的这些特性,在针对端子模具展开设计之时,应当从这两个角度出发,对模具的结构以及思路予以整合,阐述一下个人内里的想法:

1、端子模具于设计排样之际,要尽可能地节省材料,一般情形下,料条的Pitch产品或者客户已然确定,是不能改变的,所以在材料宽度方面予以考虑,能够单料双排,双料双插以此来提高材料的利用率。

2、在进行模具设计之际,要尽可能地于同一工步开展多个工序,且要尽量去减短模具的长度,借其消除因加工精度而产生的累积误差。

3、针对折曲角度以及尺寸要求严格的情况,应尽可能设置调整工步,在进行调整时,仅需于冲床上开展调整操作,而无需拆卸模具 。

大体而言,就是得提升冲压速度以及尺寸稳定性,把单个产品的成本给降低,端子产品它单个产品的利润相对较低,是依靠高产量去提高整体利润。

二. 端子模具的系带变形调整

先是设计端子模具,再进行组立,之后开展修模时,其间系带变形属于极为关键的要点。其中,系带所出现的变形含这几种:系带弯刀,系带扭曲,还有系带蛇形。实际上,系带蛇形无非就是弯刀与扭曲二者的综合表现形式。英文表述为(Cabriole, Twist and Snake).

弯刀(Cabriole)要进行调整存在三种方式,其一为不让其呈现,于其呈现之处施加强力压制。其二是在其出现之后即刻朝着相反方向施加强力压制。其三是在料条快要脱离模具之际施加强力压制来调整,以使它发生变形从而抵消弯刀 。

是不是因为排样呈现单载体的状况造成的呀,要是这样的话呢,能够在偏向的那一侧添加一块挡料块哦,也能够先借助加强压料板的压力去尝试一下呢。

2. 检查和调整一下送料机。

3. 去查看一下,弯曲部位的公模与母模的R角,是不是大小一致,两边的受力,是否处于均衡状(倘若属于U型弯曲这种情况的话)。

4. 总之造成此现象的原因主要是"力"的问题

于端子模里,特别是于汽车领域方面的端子模当中,再三进行折弯同样是致使系带产生变形的关键缘由。局部实施强压,设置调整机构,具备合理的折弯工步以及结构通通都是不可或缺的。

三. IC端子模具

IC导线架,是半导体以及信息产品的关键性金属组件,伴随半导体和信息产业蓬勃发展,其市场需求极大,并且呈现快速增长态势。IC导线架冲压模具,是精度水准最高的模具代表,不但需要存有高级的模具设计的技术,而且应当具有高精密的加工设备,光学投影磨床以及线割放电加工机是不可缺少的工具。

1. 导线架相关制程说明

① IC制程说明

② 导线架相关技术

A. 金线黏着(Wire bonding),金线粗细极为细小,它的直径大约是30μm,抽制金线所使用的模具,目前在国内没有人能制造出来。

B. 导线架材料

IC导线架的材料主要包含铁镍合金,由于镍含量占据42%,所以也被称作42合金,以及铜系合金,其中包括无氧铜、脱氧铜,前者所占的使用比率大概为20%,后者约是80%。

③ 导线架生产方式及趋势

有两种导线架生产方式,分别是冲压加工以及蚀刻加工。冲压加工眼下属于主流,因高脚数导线架的需求在增加,蚀刻加工的应用逐渐受到重视。

2. 导线架冲压加工要点

① 导线架的内导脚前端有高平坦度的要求,平坦部的区域起码在0.1mm以上,也就是大于金线直径的三倍,所以得采用压印工程。

这是②,各内导脚间隔,也就是Lead space,要求要保持正确,并且还要均匀,压印加工会让此间隔减小,所以必须控制压印深度,还要抑制导脚即Twist的横向反曲产生。

③ 内导脚的位置精度,必须始终维持其正确性,以此来利于后续工程中wire bonding能够切实黏着,对应的策略是,先进行冲切内导脚,而后冲切外导脚,这种冲压加工顺序要进行恰当设计,并且在冲压加工程中设计调整站(correction Stage),通过这个来抑制冲压加工时导线架导脚位置出现偏移。

④ 导线架对于平面性有着较高要求,这是为了有利于后续工程输送时的安定性,以及 wire bonding 时的畅顺性。与之对应的策略乃是,在冲切导脚的时候,应当去抑制其反曲量达到最少的程度,并且反曲方向要保持一致,另外,在冲切加工之前的导线架素材,应该先进行施加应力消除工程。

⑤ 导线架的内导脚出现扭曲或者偏移等诸如此类的变形情况,其要求是要达成至最小的程度,目的在于有利于后续工程的操作能够切实可行。解决的办法在于模具方面,应当留意压料板的强压设计,要设定最为适宜的模具间隙,并且作用组件(也就是冲头以及母模)的刃部需要维持在最佳的状态,此外模具导引装置的刚性要高。

3. 导线架冲压模具设计要点

① 模具间隙

冲压模具用于导线架时,其间隙是板厚 3%至 5%,其中铜系合金取 3%,42 合金取 4%至 5%,而压料板与冲头间隙更小,应小于模具间隙的 50%。

② 压料板

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对于压料板,其压料力有着较高要求,目的在于抑制冲压加工时所产生的扭曲变形,还要改善导脚冲切面品质,其压料位置适宜集中在冲切荷重区域的附近地方,也就是punch guide部位,压料板的压料处采用突出设计,这样做是为了提高局部压力,进而让材料受到压缩应力,以此防止扭曲或者反曲现象的出现。

③ 冲切加工顺序

合理的冲切工艺顺序规划,乃是改进导脚冲切时出现的变形或者扭曲状况的最为有效的办法,想要借助后续的退火操作来校正导脚冲切所产生的变形或者扭曲,这是很难实现的。以下是冲切顺序考虑的基本准则:

A. 先冲切内导脚,后冲切外导脚。

B. 存在两种冲切导脚的方式,可以先冲切短导脚,之后再冲切长导脚,又或者先冲切长导后再冲切短导脚这类方式都行,不过要牢牢记住,绝对不可以采用短导脚跟长导脚相互交叉这种冲切的配置形式。

④ 母模形式

母模形状采用直段后推拔的方式来设计,或者以全推拔的方式来进行设计,并且配合加工方式,母模形状采用直段后推拔型的设计,或者采用全推拔型的设计。之前那种的直段部长度设计为3mm,推拔角度是1/2°,加工方法选取研磨加工,后面那种的推拔角度选定,其加工方法采用线割放电加工。

⑤ 调整站设计

为给模具增强强度,或者让冲模拥有足够可固定的空间 ,空站在连续冲模设计里是关键的一部分 。以及要抑制导线架在冲切加工此过程中出现扭曲或者变形的状况 ,设计调整站是必须得予以考虑的要点 。

4. 模具刚性与导引方式

① 模具的导引方式采用的是双重导引,也就是主导柱,即Main guide post,与辅助导柱,即Sub guide post,一起使用的方式。

② 外导柱数目的的的进行的是双数设计,倘若在模具尺寸小于六百毫米的时候话话采用六支外导柱设计,要是当模具尺寸大于也就是大过大八十毫米的时候的时候用八支外导柱设计 。

③ 采用具备高刚性的滚柱型导柱(Roller guide),以此来提升导引精度,并且增强刚性 。

④ 内导引装置采取全导引型,也就是三模板全导方式,具体而言,内导柱通过冲头板,还通过压料板,还用通过母模板 。

5. IC导线架冲压模具加工技术趋向

导线架冲压模具需求趋势

a. 模具朝小型化

线割放电加工(WEDM)技术发展了,这使得其加工精度以及表面品质得到了提高,所以利用WEDM方式来进行母模块或者压料板入块的加工,渐渐有了替代研磨加工的可能性,这样一来能够减少冲压工程站数(空站之设计是可以减少的),进而让模具尺寸大幅度缩小。为了配合高速冲床的规格,多脚数导线架(100 pins以上)的冲切模具尺寸达到了1200 mm以上长度,因此其冲压生产方式必须采用冲床串行布置型。

b. 模具组件朝小型化及高精度化

以多脚数导线架用导脚冲切冲头情况来看,它形状有着变动趋向,尺寸方面的动向是朝着外形尺寸缩小的方向,刃部长度呈现减短态势,冲头厚度变得更薄的情况发展,同时精度动向朝着高精密、低加工面粗度的轨道进展。为实现这样高精度要求,也就是尺寸公差在±2 μm以下,并有低表面粗度要求,即0.3 μm Ra以下,运用高精度研磨设备以及低表面粗度直线割放电加工机是存在必要性的。

6. 导线架冲压模具加工关键技术

① 高精度/表面粗度研磨

A. 光学投影研磨。

B. 高速往复式研磨。

C. 工模治具研磨。

D. 镜面磨磨加工(Lapping)。

② 线割放电加工(WEDM)

A. 油式线割放电加工。

B. 水式线割放电加工。

C. 低变质层线割放电加工。

③ 模具材料及处理技术

A. 模具热处理技术。

B. PVD、CVD、TD等。

C. 一种被称为超硬模材的东西,是钻石薄膜被覆,也就是 Diamond coating 。

D. 超微粒子超硬模材。