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T/F模具设计技术
模协会长 发表于:2012-4-4 13:56:57
随着半导体技术的发展,国内传统的DIP、SIP集成电路产品逐渐被SOP、QFP、SSOP、TSOP等产品所替代,传统的手动冲切成型模具已无法满足高密度、多引线数IC产品的工艺要求,因此自动冲切成型系统(Trim/Form System)是集成电路后工序冲切成型设备的发展趋势,必将迅速占领中国市场。T/F模具是T/F冲切系统的核心部分,掌握T/F模具的设计方法是十分重要的。

T/F模具设计要点

集成电路后工序冲切成型一般有冲浇口残胶、冲塑、切中筋、预成型、成型、分离等工序,工序组合根据制品特点来选择。下面从排样设计、强度校核、冲裁力计算、结构分析等方面阐述T/F模具的设计要点。

排样设计

根据塑封产品图和客户产能要求,确定工序组合和每次冲切产品个数,排样时根据冲裁步距大小和模具尺寸确定模具数量。如果产品引线框架步距小、整体成型精度要求不高时,可采用一副级进模具,否则采用两副或三副模具组合。两副模具时,一般第一副完成冲浇口残胶、切中筋工序;第二副模具完成预成型、成型、分离等工序,考虑方便下料(入管或入盘),可在两副模具基础上增加第三副分离模具。

凹模强度计算

随着微电子技术的高速发展,集成电路朝着多引线、小间距的方向发展,如QFP176L,引线步距仅0.4mm,在设计时一定要充分考虑凹模强度。

已知(见图1、图2):


B——凹模宽度(二面让位部分),mm
H——凹模高度,mm
I——凹模的荷重点,mm
t——引线框架厚度,mm
W——引线框架的切断宽度,mm
δf——引线框架的剪切应力,kg/mm2

则:凹模的刃口部每一处的受力

P=2t•W•δf (kg)

加在凹模载荷点的弯曲扭矩

M=P•I (kg•mm)

凹模的断面系数
判断标准:满足以下公式
凹模强度必须同时满足上述判断标准。
硬质铝合金材料性能表

料弹簧的选择

模具卸料板上的弹簧力与合模时卸料板所受作用力,以及送料导轨所受作用力等因素有关,实验证明,卸料板上的弹簧力约取0.4倍的模具冲裁力,即:

卸料板上的弹簧力=模具冲裁力×0.4

则:每个弹簧载荷=

因此可以根据弹簧力来选择弹簧,要求弹簧的疲劳强度应达到100万次。

打弯产品回弹角度的估算

图3中θ1、θ2为成型产品图的规定值。

图3
成型凹模成型R的计算(见图4)

Rc——产品回弹后中心线半径
R1——产品图标注尺寸
Ra——回弹前中心线直径
Rs——打弯凹模成型R
θ1——产品图标注尺寸
θ2——可根据回弹量的计算


图4
冲浇口凸模形状设计

QFP类产品浇口处有连筋与塑封体(PKG)连接(见图5),冲浇口时,因连筋处无凹模刃口,如果与引线框同时冲切,则连筋处切不断,容易留在塑封体上,因此凸模应设计为阶梯状,先冲切浇口和连筋,后冲切引线框。
T/F模具采用曲线打弯方式

随着市场对产品的要求越来越高,传统的刚性打弯成型方式会使产品表面镀锡层擦伤严重,不能满足越来越高的产品外观要求,因此T/F模具采用曲线打弯方式,其理想曲线如图6所示。
曲线打弯结构如图7所示。
这是CAM打弯方式,其工作原理,是合模时下模支撑块推动上模CAM结构,滚轮开始在CAM曲线上滚动,以支点轴为支点开始旋转,从而使凸模头部打弯管腿成型,这样产品表面擦伤小,弯曲的形状稳定。

总之,T/F模具的设计合理性直接影响产品的品质及稳定性。其设计技术是自动冲切成型系统的关键技术,我们将不断前进、精益求精,设计功能全、通用性强的模具服务于使用者。
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