Q5A液晶電視背板的沖壓工藝與模具設計＊

郝建廣，李國臣，曹會元

（1.東莞市豪順精密科技有限公司，廣東東莞 523000；2.東莞職業技術學院，廣東東莞 523808）

1 引言

Q5A背板原材為熱鍍鋅鋼板（SECC），料厚為1mm，該制件為電視機背板后蓋，其結構如圖1所示，A區域為箭頭所指處局部結構的放大圖。背板外形尺寸為，變形要求不允許龜翹，碗翹≤1.5mm，折彎面垂直度±0.5°，折彎高度±0.15mm，成品件需要有較高的成形強度和剛度，無褶皺，翹曲及裂紋等缺陷。

圖1 背板三維結構圖

2 沖壓工藝設計

與傳統背板制件相比，Q5A背板技術難點在于：

（1）如圖2所示背板邊緣除地側外的3邊要求180°折彎處理，且拍死邊的厚度d，拍死邊到大平面的高度h等尺寸必須嚴格管控。

圖2 背板180°折彎示意圖

（2）兩邊相鄰的直角要求光滑平整，平直度要求較高。

結合現公司自動生產線車床和機械手布局特點，對零件的沖壓工藝進行簡要分析。

2.1 沖壓工藝分析

電視背板沖壓工序一般包括拉凸，沖孔，切邊，整形，折彎等工序，針對該款背板，沖壓工序設計時要注意以下幾點：

（1）根據制件特點分析，背板成形需要7道沖壓工序。為了保證制件沖壓受力均勻，可以將切邊，整形及沖孔分散在2～3道工序中，而不是每道工序獨立完成一個功能。

（2）由于制件鄰邊對直角的外觀及平直度要求較高，折彎工序之后需增加側沖工序，對折彎后鄰邊直角進行修整。

（3）背板需要進行180°折彎處理，考慮到背板鉚接鉚釘前需要進行翻轉，可以將180°折彎分解成90°折彎-翻轉背板再度90°折彎，這樣可以將第二次折彎工序與鉚接同時進行。

2.2 沖壓工序確定

公司根據背板制件特點布置了不同噸位的單機連線自動沖壓生產線，沖壓質量穩定可靠，通用性能好，成產成本低。根據Q5A背板制件工藝特點，結合公司自動化沖壓生產線的排布特點，選擇了500t生產沖床，并擬定了7道沖壓工序。

（1）拉凸。如圖3所示對板料進行凸包拉深成形的同時在板材邊緣沖裁出外定位，壓出拉延筋。拉延筋可以增大沖壓時對板材的壓邊力，控制材料沿凹模口流入凸模的速率，避免材料不同部位流入凸模速率不同而造成失穩，起皺開裂等現象。

圖3 第一工序圖

（2）局部切邊，整體整形，同時完成部分沖孔，如圖4所示。若只用一道工序進行切邊沖裁極易造成廢料卡在模具上，故設計時選擇分塊切邊的方式，采用了兩道切邊工序。第二工序對工件左右兩側邊緣進行沖裁，該道工序中工件邊緣的外定位被沖裁，為了避免定位錯誤，在工件中間增加了4個內定位孔。同時在背板的側結構密集處增加橫向了加強筋以增加背板成形剛度，防止板料彈跳。背板地側紅色邊框局部放大圖如右上所示，由于后續折彎處距離凸包距離過近，尺寸精度要求極高，故在第二工序中預先打折彎線，避免因折彎壓力過大導致凸包變形。

圖4 第二工序圖

（3）局部切邊整形，沖孔，同時在工件欲折彎處壓折彎線，如圖5所示。

圖5 第三工序圖

（4）向下折彎，抽牙。如圖6所示，對背板四邊進行90°折彎，同時對工件進行抽牙處理。

圖6 第四工序圖

（5）側切，壓毛邊，整形，打凸點。因為該款背板對外形及尺寸要求較高，在折完之后需要對靠近工件天側兩直角進行側沖，切去余料，如圖7所示。

圖7 第五工序

（6）3邊側推，如圖8所示。利用模具對工件3邊進行側推處理，側推面與折彎面之間夾角為90°。

圖8 第六工序

（7）3邊拍平，打鉚釘并進行整形，如圖9所示。第六工序之后自動沖壓線機械手將工件翻轉并送入第七工序，第七工序同時完成打鉚釘和拍平工序。拍平實際是通過翻轉工件側向折彎90°來實現。同時為了防止調整背板變形，防止彈跳，在背板加強筋中適當增加砍線。

圖9 第七工序

3 模具設計關鍵點分析

沖壓模具設計是沖壓生產的核心技術部分，模具設計是否合理直接影響模具的生產質量甚至沖壓制件的質量。為了便于加工和更換磨損零件，模具采用模塊化設計，將模具劃分為模架、工作部件、基礎結構件等模塊，根據不同的性能要求及復雜程度采用不同的加工方法，實行并行加工，降低設計制造成本的同時大大降低模具生產周期。

Q5A背板的難點在于180°折彎處理，此處重點介紹第四，第七工序折彎和第六工序側推模塊的設計，模具設計的關鍵點主要包括以下幾點：

（1）合理模具定位。

沖壓成型時模具及沖壓件要承受一定的沖擊力，容易發生位置偏移，造成模具及沖壓件損壞，因此模具定位結構的設計至關重要。模具定位包括下托板與沖床臺面的定位，上下模之間的定位，下模與沖壓件之間的定位。

下托板與沖床臺之間通過快速定位槽進行定位，如圖10所示，定位槽可以使沖床與托板重心重合，實現模具的快速定位。上下模之間通過4個內定位柱進行定位。第一次沖壓時模具及坯料通過外定位塊進行定位，第2道工序時沖壓件外緣被切除，此時同時沖出4個內定位孔進行后續工序的定位，如圖4所示。

圖10 下托板示意圖

（2）折彎模塊設計。

背板3邊需要進行180°折彎，這是模具設計難點之一。考慮到背板成形后需要翻轉然后鉚接螺柱，對背板折彎側推處理后，翻轉背板，將拍平工序轉化為90°折彎處理，與此同時完成螺柱的鉚接，既減少了工序又降低了模具設計生產難度。折彎模如圖11所示，第四工序中進行90°折彎，沖壓時工件放置于模塊3上，模塊1隨上托板一起向下運動，壓緊工件，模塊2隨止擋板向下對工件進行折彎。第七工序中工件翻轉放置于模塊6，模塊5起壓緊限位作用，模塊4隨止擋板向下對工件90°折彎。兩副90°折彎模具完成工件的180°折彎。

圖11 折彎模模塊圖

（3）側推模塊設計。

第六工序中側推模塊如圖12所示。沖壓生產時，上托板（模塊圖未顯示）向下運動，與模塊6、7一起壓緊工件，模塊1、2隨上模座向下運動將力傳遞給模塊3、4、5、6推動其向前完成工件的側推，模塊2、3、5的設計主要是為了生產時與模塊1、4選用不同的材料以節省生產成本。

圖12 側推模塊圖

4 總結

Q5A背板尺寸大，平面度及尺寸精度要求高。同時為了滿足后續裝配，除地側外的3邊要求折雙邊處理，折雙邊的強度和尺寸都要進行嚴格把控，公司首次接觸此類型制件。通過對制件結構特點進行分析，優化了制件結構，設計了合理的沖壓工藝，強化了模具設計的經濟性和合理性。