0 引 言

圖1所示為手機(jī)聲學(xué)網(wǎng)小孔屏蔽罩結(jié)構(gòu)，材料為SUS316L，厚度為0.1 mm，密集小孔的孔徑、位置精度、間距要求較高，所以導(dǎo)致其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、設(shè)計(jì)制造難度大。近年來，隨著模具技術(shù)的提升，模具結(jié)構(gòu)、制造精度、使用壽命、使用性能和制造周期等方面取得了明顯進(jìn)步，屏蔽罩已形成標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，但尚未實(shí)現(xiàn)以模具沖壓的形式進(jìn)行生產(chǎn)。

1 技術(shù)難點(diǎn)

由于零件特性，

0.2 mm密集小孔難以實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)此類零件的工藝為：蝕刻帶料得到

0.2 mm小孔后再由模具沖壓成形，效率低。

模具沖壓成形小孔替代蝕刻工藝的優(yōu)勢(shì)：①可連續(xù)批量生產(chǎn)，沖次達(dá)到300件/min，提高了生產(chǎn)效率；②可批量生產(chǎn)卷料，解決了蝕刻只能采用條料的問題；③降低單件生產(chǎn)成本。

2 密集網(wǎng)狀小孔沖壓成形難度分析

（1）凸模強(qiáng)度：凸模工作部分直徑僅有

0.2 mm，強(qiáng)度差易彎曲變形，模具生產(chǎn)時(shí)凸模受沖裁力作用容易損壞。

（2）IoT設(shè)備自身的資源受限。IoT節(jié)點(diǎn)主要由一些嵌入式的傳感設(shè)備組成，這類設(shè)備的計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和通信效率極其有限。由于這種限制，當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的諸多安全解決方案（例如：漏洞檢測(cè)、流量審計(jì)、訪問控制等）不能很好地遷移到IoT系統(tǒng)中，導(dǎo)致IoT設(shè)備在面對(duì)形如Mirai病毒時(shí)卻無能為力，這種因設(shè)備資源受限而導(dǎo)致安全檢測(cè)能力的降低（甚至喪失）給IoT系統(tǒng)的安全造成了嚴(yán)重的威脅。

0.2 mm小孔凹模采用左、右凹模鑲件半圓鑲拼工藝，無法滿足要求?，F(xiàn)設(shè)計(jì)新的小孔凹模制造工藝：①左、右凹模鑲件先加工

0.15 mm半圓；②增加凹模護(hù)套將左、右件裝配為整體；③將

0.15 mm型孔作為穿絲孔，采用慢走絲精加工

0.21 mm的尺寸，這規(guī)避了孔錯(cuò)位、孔變形的風(fēng)險(xiǎn)，如圖7所示。

（3）小孔沖裁的密集度：聲學(xué)產(chǎn)品的小孔呈網(wǎng)狀分布，零件不足100 mm

的表面分布著300～500個(gè)

0.2 mm的小孔，間距為0.46 mm，若不能實(shí)現(xiàn)高密集沖裁，則會(huì)因模具長(zhǎng)度較長(zhǎng)，難以在1副模具成形；多副模具的多次工序反復(fù)流轉(zhuǎn)則會(huì)對(duì)零件成形產(chǎn)生更多不穩(wěn)定因素。

3 級(jí)進(jìn)模排樣方案

目前模具行業(yè)對(duì)小孔類沖裁研究較少，且模具沖裁實(shí)際效果不理想，主要問題有沖裁毛刺大、孔圓度差、模具制造困難、凸模損耗快。要實(shí)現(xiàn)

0.2 mm密集小孔沖裁并批量生產(chǎn)，需設(shè)計(jì)新的沖模結(jié)構(gòu)與制造工藝。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)通過1副級(jí)進(jìn)模完成311個(gè)

0.2 mm密集小孔的沖壓，通過多次優(yōu)化模具核心結(jié)構(gòu)（凹模板、凹模鑲件和凸模固定板）及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的加工工藝，保證了模具精度并成功導(dǎo)入批量生產(chǎn)，以模具沖壓成形小孔替代蝕刻工藝技術(shù)。排樣方案如圖2所示，排樣尺寸為644 mm×44 mm，步距為23 mm，采用

2 mm和

2.5 mm的雙邊載體雙導(dǎo)正孔，共有29個(gè)工位。

4.1 傳統(tǒng)沖模沖孔結(jié)構(gòu)

新模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，采用精密導(dǎo)柱滾珠導(dǎo)向模架。為保證模具的導(dǎo)向精度和裝配精度，固定板、卸料板、凹模板采用4根滾動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)向。為保證模具拆卸方便利于修模，模具整體設(shè)計(jì)為子模結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用上裝彈簧結(jié)構(gòu)。

4.2 新模具結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)沖孔結(jié)構(gòu)如圖3所示，需設(shè)計(jì)工作長(zhǎng)度為8 mm的

0.2 mm小孔凸模，加工困難，且凸模強(qiáng)度差，而且

0.2 mm小孔凹模無法穿孔，不能采用慢走絲線切割加工。

為保證凸模工作強(qiáng)度，設(shè)計(jì)新導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如圖6所示。凸模固定板與固定板之間用銷釘及螺釘連接，凸模長(zhǎng)度可由50 mm減小為31.5 mm；凸模導(dǎo)正設(shè)計(jì)為雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，分為固定部分導(dǎo)向和沖裁工作部分導(dǎo)向，凸模工作部分長(zhǎng)度由8 mm減小為3.5 mm，固定板、固定導(dǎo)向塊和工作導(dǎo)向塊將凸模固定在凸模固定座中，為密集沖裁做準(zhǔn)備。

4.3 模具關(guān)鍵成形結(jié)構(gòu)

（1）凹模鑲件如圖8所示，使用快走絲線切割加工零件外輪廓并留0.05 mm余量，厚度留0.15 mm余量；再研磨外形尺寸，刀口面研磨0.005 mm余量，慢走絲線切割加工

0.15 mm半圓孔并留余量，加工完成后裝入凹模護(hù)套精加工

0.21 mm圓孔到圖紙要求。

如今，因?yàn)閾?dān)心夫人摔著，潘際鑾院士不再騎車載她了，而是改為手牽手，去菜場(chǎng)、去學(xué)校、去訪學(xué)……時(shí)時(shí)刻刻不分離。潘際鑾是南昌大學(xué)的老校長(zhǎng)，南昌大學(xué)有一條“際鑾路”，老兩口回南昌大學(xué)故地重游，牽手走在這條路上，也被學(xué)生拍到了。

（2）凹模精度：凹模鑲件因

0.2 mm孔過小而無法穿孔，不能采用慢走絲線切割加工，只能以左、右件各半圓的方式鑲拼，精度不足會(huì)產(chǎn)生圓孔錯(cuò)位等不良現(xiàn)象。

教師在設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)作業(yè)時(shí)，也要滲透培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力的目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)開放性的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生多層次、多角度、立體化地探究作業(yè)的內(nèi)涵和答案，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)理論知識(shí)的深入理解，提升學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)探究生活實(shí)際問題的解決途徑的能力。

在保證凸模強(qiáng)度與凹模精度的前提下，通過整合排布，根據(jù)凸模

1.3 mm掛臺(tái)的安裝空間進(jìn)行密集布置，一個(gè)工位可同時(shí)沖裁14個(gè)

0.2 mm小孔，一個(gè)凸模固定座可同時(shí)安裝42個(gè)

0.2 mm小孔凸模?，F(xiàn)研發(fā)了1副級(jí)進(jìn)模（長(zhǎng)700 mm）完成355個(gè)

0.2 mm孔（間距0.46 mm）的沖裁，一周內(nèi)完成了500萬(wàn)沖次的批量生產(chǎn)，零件成形質(zhì)量穩(wěn)定，凸模損耗低。

5 精度問題的解決

模具結(jié)構(gòu)要突破的難點(diǎn)主要有3個(gè)：凸模強(qiáng)度、凹模精度和小孔沖裁的密集度。凸模結(jié)構(gòu)如圖5所示，凸模長(zhǎng)度由50 mm減小為31.5 mm，工作部分長(zhǎng)度由8 mm減小為3.5 mm，凸模材料由進(jìn)口高速鋼S790改為進(jìn)口硬質(zhì)合金CD650。

隨著芯片制造工藝的發(fā)展，已無法再通過縮小晶體管尺寸進(jìn)一步降低功耗，再加上芯片復(fù)雜度的上升，如不解決功耗問題，芯片中大量晶體管所產(chǎn)生的熱量將達(dá)到晶體管所能夠承受的極限，內(nèi)部過熱將嚴(yán)重影響芯片的可靠性甚至導(dǎo)致芯片的損壞從而引起系統(tǒng)的失效，這使得RM電路的功耗優(yōu)化成為一個(gè)非常重要的現(xiàn)實(shí)問題.在采用基于信號(hào)概率的功耗計(jì)算模型進(jìn)行RM電路的功耗優(yōu)化時(shí)，需要解決電路中信號(hào)間的空間相關(guān)性問題.提出了一種基于概率表達(dá)式的MPRM電路功耗計(jì)算方法，利用概率表達(dá)式計(jì)算信號(hào)概率來解決電路中信號(hào)間的空間相關(guān)性問題，并使用二元矩圖表示概率表達(dá)式.基準(zhǔn)電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出方法準(zhǔn)確有效.

（2）凹模護(hù)套如圖9所示，采用快走絲線切割加工型孔，護(hù)套外輪廓留余量0.1 mm，加工

1 mm倒角、背面槽及掛臺(tái)，然后進(jìn)行熱處理；研磨以型孔為基準(zhǔn)，外輪廓留0.05 mm余量，加工

0.3 mm倒角；以外輪廓為基準(zhǔn)，慢走絲精加工型孔至圖紙要求。鉗工裝配對(duì)應(yīng)的凹模鑲件后交檢驗(yàn)，研磨厚度外形，各面留0.03 mm余量，最后再精加工凹模

0.21 mm圓孔，最后以

0.21 mm圓孔為基準(zhǔn)研磨外形至圖紙要求。

（3）凹模板如圖10所示，銑加工

、

、

孔、螺紋孔及側(cè)面底孔，鉗工加工螺紋后將凹模板進(jìn)行熱處理，之后將其深冷處理去除內(nèi)應(yīng)力；平磨凹模板厚度尺寸22 mm，并留0.05 mm余量，其余外形尺寸平磨至圖紙要求，慢走絲線切割精加工

、

、

孔留余量，再將凹模板進(jìn)行熱處理，平磨厚度尺寸至圖紙要求，以

孔為基準(zhǔn)將

孔和圓孔加工至圖紙尺寸要求。

（4）凸模固定板如圖11所示，銑加工

、

孔及圓孔，鉗工加工螺紋后將凹模板進(jìn)行熱處理，之后將其深冷處理去除內(nèi)應(yīng)力；平面磨固定板外輪廓，各面加工至圖紙尺寸要求，慢走絲線切割精加工

孔至圖紙尺寸要求，

孔及圓孔留0.03 mm余量，再進(jìn)行熱處理并去除內(nèi)應(yīng)力，平磨厚度尺寸至圖紙要求。

(4)檢測(cè)照明與信號(hào)燈。照明情況應(yīng)使用檢測(cè)儀檢測(cè)。而信號(hào)燈，則使用目測(cè)法。檢測(cè)環(huán)境應(yīng)該為全黑暗環(huán)境，然后將無軌膠輪車放置在BQDC100-8型機(jī)動(dòng)車檢測(cè)流水線上，隨后采用上述兩種方法分別檢驗(yàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過量產(chǎn)的生產(chǎn)驗(yàn)證，模具結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。通過多次優(yōu)化模具核心結(jié)構(gòu)（凹模板、凹模鑲件和凸模固定板）及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的加工方式，保證了模具精度并應(yīng)用于批量生產(chǎn)，以模具沖壓密集小孔替代蝕刻工藝技術(shù)，零件生產(chǎn)的效率提升20倍。模具采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)對(duì)凸模進(jìn)行保護(hù)，采用組合鑲拼結(jié)構(gòu)、一次組合加工成形等新工藝，為類似零件的模具設(shè)計(jì)提供參考。

[1]成 虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2014:104-135.

[2]洪慎章.沖模設(shè)計(jì)速查手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:117-158.

[3]孟玉喜,李 強(qiáng),張 平.側(cè)轉(zhuǎn)向燈座接觸片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2021,47(8):22-26,37.