五金模具设计：手机内屏蔽接触端子精密级进模设计

当前国内以精密、复杂为代表的精密零件多工位级进模，主要是成形手机外壳、按钮、听筒、电器端子和接触弹片等零件的模具，此类模具结构复杂、设计制造难度大和精度要求高，其成形零件的特点是尺寸精度高、形状复杂等。对于手机内屏蔽接触端子，具有材料薄、强度差、形状复杂、弯曲成形多且尺寸要求高、精细冲裁多等特点，模具结构需巧妙设计才能满足批量生产和保证零件的成形质量。

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零件工艺分析

图1 手机内屏蔽接触端子

图1所示为手机内屏蔽接触端子零件结构，材料为SUS301EH，料厚为0.08mm，零件中间全部冲空，由1.2mm宽的细梁连接成一个整体，且零件外形尺寸偏大，长72.52mm，宽59.47mm，且有几处敞开结构，导致零件强度差，必须保证在生产过程中送料顺畅是该模具结构设计考虑的重点之一。

零件有86处小支脚弯曲成形和多处“π”形弯曲，尺寸公差要求高，公差为±0.05mm，保证零件小支脚和“π”形弯曲成形在公差范围内也是该模具结构设计的难点之一。

小支脚的细小冲裁有129处，若小凸模强度差，冲裁凸模极易损坏，细小冲裁的结构设计及防止废料上浮的设计也该模具结构设计的难点之一。

由于该零件生产批量大、结构复杂，为满足生产质量和生产效率的要求，采用多工位精密级进模进行生产。

图2 排样

手机内屏蔽接触端子尺寸较大、材料薄、需考虑送料顺畅、材料需要凸筋便于送料，整个零件主要成形工艺为：凸筋成形、冲裁、弯曲成形、落料。零件排样方案如图2所示，由于零件外形尺寸及弯曲尺寸要求高，为保证材料的利用率和零件成形可靠，排样设计时采用双边载体且每个工步尽量安排导正销导正。

图3 局部冲裁结构

由于零件材料薄，材料比较宽（料厚0.08mm，料宽89mm），排样两侧先压凸筋，保证材料载体强度，便于批量生产送料顺畅。如图3所示的局部冲裁图，“U”形处采用分段式接刀冲裁，先冲1处再冲2处，充分保证凹模的强度。

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模具结构及主要特点

01

模具整体结构设计

图4 模具结构 

1.下模座 2.下垫板 3.凹模板 4.卸料板 5.限位板 6.固定板 7.上垫板 8.上模座 9.冲孔凸模 10.抬料销 11.钢珠衬套挡圈 12.小导柱 13.小导套 14.定位销 15.凸模压板 16.卸料柱 17.卸料传力柱 18.传力柱 19.弯曲顶板 20.凸模固定座 21.弯曲凸模 22.托料块 23.预压钉 24.落料凸模 25.冲裁凹模 26.侧面导板

模具结构如图4所示，该模具采用后侧精密三导柱滚珠导向模架，以便于中间模板的拆装。

为保证模具的导向精度和装配精度，固定板、卸料板、凹模板采用4个滚动小导柱导向；

为保证模具拆卸方便利于修模，模具整体设计为子模结构，同时采用上装弹簧结构，且凸模采用压板快换结构，凸模与卸料板导向间隙为0.003mm；

为防止冲小孔和细槽后废料上浮压伤零件、损坏模具，在大凸模上设计吹气孔，细小凸模采用吹负压和燕尾结构；

为确保细小凸模冲裁强度，模具采用双导向结构，并设计凸模固定座缩短凸模长度；

为保证86个小支脚的弯曲尺寸，设计调整垫块，并设计角度补偿；

为保证“π”形弯曲不变形，设计了弹顶结构和预压结构；由于材料薄，排样强度差，

为保证整个生产过程顺畅，载体设计了加强筋，充分保证了批量生产过程中成形零件的稳定可靠。

02

模具结构特点

▍子模结构▍

图5 子模结构

子模结构的优点

①模具采用4节子模，子模板件较小，便于加工制造；

②不同成形部分分别设计在不同子模，大批量生产时，在机床上不拆模架，只拆子模。

如图5所示，需要维修时只需拔出子模拔销，取下与模架连接的螺钉，升起机床滑块，使模架之间形成一定取模空间，按取模方向移出子模即可，方便钳工维修，同时降低劳动强度，有效降低了模具维修的时间成本和人力成本。

▍细小凸模结构▍

图6 导向结构

1.凸模导向板 2.冲裁凸模 3.卸料板

4.凸模固定座 5.固定板

小支脚的细小冲裁有129处，零件的冲裁凸模工作部分比较细小，必须缩短其有效长度防止凸模加工变形，保证凸模强度；由于工作部分比较细小（0.7mm×0.6mm），薄弱部分仅为0.43mm，采用凸模导向板1或卸料板3单独导向都会造成失稳，凸模易损坏，需要设计单独的双导向机构，如图6所示，凸模导向板1与卸料板3都起导向作用，提高凸模的强度；为避免导向干涉，零件采用高精密加工，加工精度达到0.001mm。

图7 小孔检测机构

1.检测探针 2.绝缘安装座 3.弹簧 4.垫块

小孔检测机构如图7所示，该机构为129处异型小孔检测机构，其主要功能是检测零件是否少孔或小孔凸模损坏造成零件上的漏冲孔。检测原理为弹压接触式，正常情况下，探针与金属带料孔有一定的间隙，信号线不会通电；一旦异型小孔漏冲，探针会与金属带料接触，信号线立即通电，机床停止。

▍防止废料上浮结构▍

图8 负压垫块

129处冲裁凹模垫块设计负压，如图8所示，凹模垫块设计成ϕ0.8mm的负压孔，与竖直方向成30°夹角往下吹气，与凹模形成一段负压区域，便于废料向下运动，防止废料上浮。

图9 细小冲裁凸模

129处细小冲裁凸模的设计如图9所示。凸模设计成“燕尾”形式，凸模冲压成形时，废料有一定程度的变形，便于废料留在凹模，防止废料上浮。

▍“π”形弯曲结构▍

（a）“π”形弯曲结构

（b）“π”形弯曲过程

图10 “π”形弯曲成形

1.上垫板 2.固定板 3.卸料板 4.弹压卸料板镶件 5.凹模板 6.预压杆 7.传力柱 8.浮动顶板 9.成形凸模 10.定位凹模镶件 11.卸料板镶件

“π”形弯曲结构如图10（a）所示，模具设计预压装置，在卸料板接触到凹模板时，预先弯曲成一定角度，模具在闭模后，再弯曲成如图10（b）所示零件形状；模具在开模过程中，为保证零件卸料顺利，设计了浮动顶板8；同时为保证“π”形结构卸料不变形，在下模设计了预压装置，最后上模设计的弹顶装置平稳地将零件从成形卸料板镶件11卸出。

03

模具卸料结构

图11 零件穿杆

由于零件强度差，为保证零件成形质量，在最后工位零件落料后，模具底座安装传送带运输零件，传送带另一端安装穿杆机，实现零件自动穿杆（见图11），便于零件流转，提高生产效率，同时废料载体设计自动卷料机构进行回收，方便快捷。