非接触式偶极子诣振天线的级进模设计

摘要:从控制冲裁件毛刺的角度出发，对非接触式偶极子诣振天线的级进模从模具设计到零部件的加工工艺及装配工艺进行了详细的论述。
　　关键词:诣振天线；级进模；加工工艺；装配工艺

　　非接触式偶极子是由芯片、诣振天线、塑料外壳等构成，体积小、重量轻，能够读入6组数据、读写距离大于3m，本文介绍的只适用于肉鸡生产，挂于鸡翅膀外侧，输入数据后可识别肉鸡的身份，一次性使用。其中诣振天线为冲压件，单副模具冲压日产量为36万对，工作20小时，月产量约为1千万对，利用高速冲床进行冲压加工，生产总量为22亿对。
　　诣振天线如图1所示，料厚为0.2mm、料宽为75mm的无氧铜卷料，每卷为2900m，约390kg，可满足单台一天的需求量。根据产品工艺要求，诣振天线冲切后周边和0.5mm缝隙处应光滑、无毛刺，允许毛刺应控制在0.02mm以下。另外，该模具使用自动送料装置，冲裁速度为300次/min左右，模具结构和凸模、凹模必须适应高速生产方式。



图1 诣振天线产品图

1 工艺分析
1.1 落料件的条料排样
　　根据自动送料装置可调送距范围要求，及冲床型号、条料尺寸和材料的综合利用率等因素，对条料进行如图2所示的排样方式。既提高了生产效率，又对凸模、凹模进行了很好的保护。



1 冲定位侧刃  2 冲导正钉孔  3、5、7 冲 0.5mm 狭缝  4、6、8 空步  9 落料

图2 排样图

1.2 冲裁间隙
　　在冲裁时，料厚只有0.2mm，而冲裁毛刺要控制在0.02mm以下，故最终确定凸凹模按照近似无间隙的标准，即双面间隙为0.005～0.01mm来设计和装配。
1.3 导向方式
　　由于级进模的冲裁在300/min左右，且冲裁间隙接近于无间隙冲裁，在此精密冲模中，冲裁力比普通冲裁力大。但是冲裁件很小，材料又是无氧铜，虽然凸模、凹模间隙很小，所以几乎可以不考虑模具的刚度。为了保证凸模、凹模刃口，使间隙均匀一致，要求有精确而稳定的导向装置。高精度的导向机构可以确保模具结构和设计成功的重要保障，所以为了提高模具寿命，必须正确选择导向形式和导向精度。导向的精度必须高于凸模、凹模的配合精度，因此该级进模设计了3套导向机构：（1）模架选用独立式滚珠导柱导套，在确保精度的同时，上下模拆卸方便；（2）在模具内部，选用4组钢球衬套一体型卸料板导柱导套；（3）选用2组油润滑型卸料板导柱导套。以上3套导向装置均使用外购标准件，具有很好的互换性，以确保模具的装配精度和导向精度。
1.4 误送料检测部件
　　由于模具一直处于高速冲裁状况，不可避免地会产生误送料现象，导致凸模、凹模及其它模具零件的损坏，因此必须安装误送料检测部件，使得一有送料不正确，冲床滑块即刻停止，以保护模具不受损坏。
1.5 出料方式
　　采用上出料结构，制件仍嵌于条料中，重新形成卷料。如采用下出料，则会导致制件发生严重的坍边现象，绕曲不平（已用过下出料，后改为上出料）。

2 模具结构设计
　　图3所示为诣振天线级进模结构，全部采用镶拼结构。该模具结构以冲孔为主，比较典型，选取中间滚珠式导柱形式进行对模架的导向和2套辅助导向机构，确保模具固定板11、小上垫板10、小固定板9、卸料板37和凹模固定板39及凹模板38之间的精密导向；所有凸模及导正钉均采用卸料板37作全程导向，导向间隙为双向0.005～0.008mm，小固定板9放开，双向间隙为0.05～0.10mm；采用矩形弹簧作为弹性元件的弹性卸料板。



1 导料板  2 小导套  3 小导柱  4 卸料螺钉  5 矩形弹簧  6 模柄（已取消）  7 小导柱、小导套  8 上模板  9 上固定板（小）  10 上垫板（小） 11 上固定板（大）  12 卸料板垫板  13 限位柱  14 导正钉  15、16、17、18、19 冲头  20 落料凹模  21 顶件器  22 落料凸模  23 下卸钉垫板  24 下卸料螺钉  25 矩形弹簧  26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36 凹模拼块  37 卸料板  38 凹模板  39 凹模固定板  40 凹模垫板  41 下模垫板  42 下模板  43 圆冲头  44 导柱导套  45 圆凹模  46 侧刃凹模  47 侧刃  48 导料板托板  49 误送料检测部件  50 压紧块  51 弹簧导销  52 弹簧

图3 级进模结构图

3 模具零件的加工及装配
　　因为凸模、凹模装配时采用近似无间隙配合，使用普通的加工方式和设备难于保证模具的技术要求，必须采用特殊的加工工艺：（1）采用先进的加工设备慢走丝线切割机床，该机床加工的凸模、凹模，其尺寸精度和表面粗糙度能够完全满足加工技术要求，但成本较高；（2）采用普通的快走丝线切割机床进行加工，此时需要对加工后的凸模、凹模进行工艺性再加工，细长形凸模再经过磨削加工，容易产生弯曲变形，难于保证尺寸精度。故采用第1种加工工艺。
3.1 细长形凸模、凹模拼块的加工
　　按照设计要求，利用慢走丝线切割，经一割三切后，或一割后再进行磨削加工，可以保证所需的加工精度和表面粗糙度，加工后的凸模、凹模刃口端部1mm范围内，进行TiCN涂覆处理，涂膜厚度为3μm，硬度为HV3000，使用材料为V30，设计寿命可达1千万冲次以上，从目前的冲压情况来看,凸模、凹模的使用寿命已达5千万冲次，刃口不采取刃磨方式，一次性使用，现凸模、凹模已作为该模具的标准件来使用，已建立了专门的供应商长期供货。
3.2 凸模小固定板9的加工
因为该零件与凸模、辅助导柱属大间隙配合，故采用普通的快走丝线切割加工，一次割出，能够保证型腔孔的加工工艺和技术要求。
3.3 卸料板、凹模固定板的加工
   卸料板37、凹模固定板39在模具中，型腔孔、导套孔至关重要，故采用慢走丝线切割加工，分别一次割出，能够达到与凸模0.005mm的配合精度。
3.4 凸模、凹模的装配
由于凸模采用卸料板作导向，因此该级进模的装配显得非常简单、方便可靠，把相关模具零件装入相应位置，最后即可进行模架的装配及弹簧导销51、弹簧52的装配等工序。

4 结束语
   采用该工艺装配后的级进模，经试模后，其落料件质量完全符合产品要求，并经过1个月的冲压过程，完全达到了设计寿命，没有出现任何问题。目前已完成5副相同模具的批量制造，及逐步进行冲压生产，单台模具年产量可达1亿对的冲片，五年内将达22亿对的冲片目标。

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