五金模具-CPU散热片叠扣级进模设计

CPU散热片叠扣最初采用4道工序，使用4副冲模进行生产，分散分批加工、组装，手续繁多，易造成零件刮花与翘曲，延长了零件的生产周期，按目前产能无法在客户要求的期限内交货。针对目前生产状况，需要改进生产模式，将分散的工序集中在级进模上进行生产。现对零件最初的生产模式和改进的级进模生产模式进行分析探讨。

CPU散热片叠扣结构及其要求

（a）有扣脚

（b）无扣脚

图1 散热片结构

零件由50片铝散热鳍片叠扣组成，其中49片有扣脚，其中1片无扣脚，如图1所示。零件技术要求表面无刮伤、翘曲及油渍，冲压最大毛刺不超过0.05mm。

CPU散热片级进模设计

1

问题分析

CPU散热片叠扣在生产线上工序分散，使用多副模具生产，占用多个机台，耗费人力较大，经手次序较多，易造成零件表面刮花、翘曲，未达到预定产能。客户订单为30000个零件，期限为25天（包括模具制造时间），模具制造所用时间8天，剩余17天，即每天产量为1765个，但目前每天产量最多只有288个，无法在客户要求期限内交货。针对目前生产状况，需改进生产模式，将分散的工序集中在级进模上，使日产量达到3000个以上。

2

级进模结构

01

排样设计

图2 排样

排样能确定工位数、工位内容、步距、条料宽度和材料利用率等，也能基本确定模具结构。散热鳍片的条料排样设计如图2所示，采用双侧载体，到最后一个工位前条料两侧仍保持完整的外形，有利于条料送进、定位和导正。图3排样排样工序为：①冲两侧导向孔；②空工位；③冲切两侧边为送料限位；④冲翻孔预冲孔及两侧切耳位（每50冲切耳位1次）；⑤冲翻孔预冲孔及两侧切扣位；⑥空工位；⑦两侧90°弯曲及冲3个翻孔；⑧冲3个翻孔；⑨中间切开留两侧载位；⑩切断落料及叠扣。

02

级进模主要结构

（1）模具采用双导向结构。上、下模座主体采用4组滚珠大导柱导向，凸模固定板、卸料板与凹模板等采用6组内导柱导向。内外导柱双导向结构既能保证高精度的冲裁，延长模具使用寿命，又能确保弹压平稳的可靠性。

（2）弹压卸料板采用整体式结构，材料为Cr12MoV，热处理至52~56HRC，通过内导柱和等高螺钉与上、下模板连接。卸料板具有卸料、压料、保护凸模、控制步距与精密导向的作用。

（3）凹模材料采用Cr12MoV，热处理至58~62HRC，剪口位置使用镶件结构，确保配件互换、制造、维修方便。凹模有效刃口高度为3mm，刃口斜度为1°，总间隙取料厚的6%。

（4）凸模固定结构。所有凸模做挂台，与凸模固定板（45#钢）间隙配合（0.02mm），并用压板锁紧。凸模位置精度与冲裁间隙由导向板控制，需避免锐角，采用圆弧过渡R≥0.15mm。

（5）步距精度控制结构。采用双排16根导正钉控制送料步距的高精度定位，步距精度由卸料板保证。

（6）条料导向结构。采用抬料销与侧导板导料，并在凹模板上设置顶料装置，确保条料运行无阻。

（7）模具保护装置。卸料板工作面中间加工0.3mm片料位，控制模具冲压时的最佳行程，作为弹压卸料板的平衡支撑；设置微动开关侦错针装置，出现条料误送故障时，冲床立即停止运行，避免损坏模具；在卸料板与凹模板两对角处各设置平衡感应器，当模具工作面之间有障碍物使弹压卸料板倾斜时，平衡感应器非同时接触，控制器控制机床紧急关闭，避免因卸料板倾斜损伤凹模刃口或其他配件。

03

级进模设计难点

模具设计时有3处难点，分别为实现49片有扣脚的散热片与1片无扣脚的散热片共用1副模具生产、叠扣与分组出料。

图3 模具第3工序截面

1.上模座 2.上垫板 3.凸模固定板 4.脱料垫板 5.卸料板 6.切耳凸模 7.气缸推动滑块 8.计数气缸

（1）实现49片有扣脚的散热鳍片与1片无扣脚的散热鳍片共用1副模具生产。采用计数气缸控制凸模工作，完成无扣脚单片的生产，如图3所示。采用活动式推拉板机构，在电磁控制器上设定片数，当冲到设定的片数时，在电磁控制器的脉冲指令下，通过气缸和电磁阀控制模具上的推拉板动作。在冲裁49片散热片时，气缸不工作，两侧切耳凸模不进行冲裁；完成49片后，气缸活塞杆推动滑块进入模具工作位置，间接增加了切耳凸模长度，使之完全进入凹模完成冲裁，上模上升触动行程开关，气缸活塞杆抽出滑块，完成无扣脚单片成形。

图4 第10工序

1.上模座 2.上垫板 3.凸模固定板 4.卸料垫板 5.卸料板 6.凹模板 7.下垫板 8.下模座 9.零件 10.导柱 11.落料凸模 12.导套

（2）散热鳍片叠扣装置。散热鳍片叠扣是应用4个侧推顶销同时作用于鳍片的4个扣脚，使扣脚内扣，挂住下方散热鳍片完成叠扣。卸料板上的4个顶销侧推凸模比落料凸模先进入凹模推动顶销，顶销完成叠扣后返回原位，落料凸模切断板料，将零件推到预定位置，如图4和图5所示。

图5 第10工序A处放大

1.落料凸模 2.顶销 3.复位弹簧 4.侧推凸模 5.凹模镶件

（3）落料保护装置。由于零件片材单薄、材质较软，叠扣分组后质量增加，无任何措施保护会造成零件底部翘曲，增加不合格率。针对该情况，在落料处下方距下模座底面1个零件高度位置处安放零件传送带，当零件脱离模具时，轻落在传送带上，从模具侧面送出（见图4）。

来源：模具设计圈