面板型材缺口冲模设计，关键能减少毛刺！

在控制保护设备中，由于集成化的程度增加，导致对板卡需求日益增多，对连接板卡的插件面板工艺要求越来越高。以往加工面板型材较长边缺口以冲压为主，短边缺口则以铣削为主，为提高生产效率，设计了1副冲模对缺口进行加工，同时完成长、短边的缺口加工，可以有效减少加工工时。

图1 面板型材结构

加工的插件面板结构如图1所示，材料采用铝型材6063-T5，需要加工的缺口尺寸为23.5mm×2.6mm，由于功能需要，该缺口加工要求较高，加工表面不能有毛刺现象，平面度高，同时要求加工缺口两端不能因冲裁产生翘曲变形。

该型材由于短边形状特殊，外侧凹槽处容易受压变形，冲裁时需考虑冲压方向。同时缺口两侧面因无支撑而发生变形，还需要设计定位与压紧装置予以解决。

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模具设计

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在面板型材短边冲裁过程中，要求切边两侧不能出现冲压变形，缺口表面要求光滑平整，因此模具设计时要求具有较好的定位措施及减少毛刺的设计。

01 面板型材模具主体设计

面板型材模具主要包括凸模与凹模结构，同时还具有定位装置与压紧装置等。

凸模结构包括上固定板、凸模模座等，凹模结构包括下固定板、凹模模座、凹模等，定位装置以定位销形式实现，压紧装置则利用弹簧对压料板进行压力施加，模具结构如图2所示，在间隙选取中，首先考虑避免塌角与毛刺的产生，所以间隙选取0.2mm，凸模尺寸与缺口相对应为23.5mm。

图2 模具结构

1.导柱 2.固定板 3.斜楔 4.压料套 5.上模座 6.弹簧 7.压料板 8.定位销 9.固定板 10.下模座 11.垫板 12.凸模固定板 13.凸模 14.凹模镶件 15.支撑柱

为便于面板型材加工后取出，凹模镶件14与需加工的型材面板采取间隙配合。同时设计4个支撑柱15对压料板进行限位，压料板7的作用是避免面板型材在加工过程发生变形，对其进行压紧固定。

02 定位与斜锲结构设计

在缺口冲压过程中，面板型材的纵向定位以定位销实现，长边方向缺口与需加工的缺口长度相同，以定位销与其配合可以实现较好的纵向定位，在横向方向上，主要利用凹模镶件进行定位，如图3所示。

图3 定位结构

图4 斜锲结构

1.斜楔 2.滑块 3.垫板 4.导滑座 5.导杆 6.弹簧

由于面板型材的特殊性，短边外侧凹槽不能承受冲压力，对其冲裁采取水平方向，设计一种斜锲结构（见图4），将垂直运动转变成水平方向。在斜锲结构中，斜锲1向下运动带动滑块的水平运动，继而实现与滑块2相连的凸模水平运动。

03 模具工作原理

面板型材缺口模具工作原理：放入面板型材，纵向利用定位销8进行定位与固定，在横向则以凹模镶件14实现定位。上模座5向下运动，带动压料板7向下压紧面板，随之向下运行，并压紧面板型材，同时利用弹簧6固定，面板型材紧固在支撑柱15上。在凸模13运行的同时，对斜锲3产生作用力，使滑块进行水平移动，凸模13进而对面板型材进行冲压。冲压完毕后，凸模13与滑块回到初始位置。

面板型材特点：①利用定位销与凹模镶件实现纵向与横向的定位，同时以压料板支撑面板型材；②斜锲结构实现了垂直运动向水平运动的转变，解决面板型材外侧凹槽不能受压的问题。

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样件试制

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在实际冲压过程中，对于缺口底边与正面会有凹模对其压紧定位，但上边没有压紧定位，会导致翘曲变形，这是由于切片形状的凸模（见图5）在冲裁过程中，会出现垂直凸模的力F，这个力会导致边缘翘曲变形。因此需要对凹模镶件进行改进，在凹模镶件上增加台阶，如图6所示，在冲裁过程中，上边会由于台阶的受力压紧，避免了翘曲变形。

图5 切片凸模

图6 凹模镶件

利用改进后的凹模镶件进行型材缺口加工，样件如图7所示，切口光滑平整，毛刺较少，满足加工要求。

图7 样件缺口加工

经投产验证，该模具生产效率较高，每天可冲裁约5000个，完全满足公司实际需求（年需几百万插件面板）。随着冲裁数量的增多，会出现凸模磨损，经过实际加工的估算，在冲裁约8万个插件面板时，凸模（材料DC53）磨损相对严重，需进行更换。

通过试验样件的制作，该面板型材缺口冲模达到预期要求，通过理论分析，结合所加工型材的要求，选出最优的解决方案，不仅可以提高设计效率，还为以后的量产提供理论支撑，面板型材由于其特殊性，要求精度较高，在实际加工中还需要考虑各种工艺因素，从而制定出最优的生产方案。

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