屏蔽罩薄壁成型与尺寸一致性的生产工艺

在通讯设备、消费电子等区域，薄壁屏蔽罩（壁厚通常 0.1-0.3mm）因轻量化、节省安装空间的优点普遍应用，但其成型过程中易因材料刚性不足、工艺参数波动出现变形（如翘曲、凹陷）、尺寸偏差（如高度偏差 ±0.15mm、孔径偏差 ±0.1mm），直接影响屏蔽装配精度与电磁防护效果。薄壁屏蔽罩的生产工艺需围绕 “控制变形、确定尺寸一致” 核心，从材料预处理、模具设计、冲压成型到检测校准全流程优化，平衡成型速率与精度稳定性，达到电子设备对屏蔽罩的严苛要求。

一、薄壁屏蔽罩的成型难点与核心工艺需求

（一）核心成型难点

材料易变形：薄壁材料（如 0.1mm 厚镀锌钢板、0.2mm 厚铜合金）刚性差，冲压时易因局部应力集中出现翘曲（翘曲量＞0.2mm/100mm），且成型后回弹量比厚壁件高 30%-50%；

尺寸精度难控制：多工序冲压（如落料→拉伸→折弯→切边）中，工序间定位误差（如 ±0.05mm）易累积，导致后期尺寸超差（如屏蔽罩口部圆度偏差＞0.1mm）；

表面易损伤：薄壁材料表面硬度低（如铜合金 HV＜100），冲压时模具摩擦、定位夹取易产生划痕（＞0.02mm），既影响外观，又可能削弱屏蔽连续性。

（二）工艺核心需求

变形控制：通过模具结构优化、工艺参数调整，将成型后翘曲量控制在≤0.1mm/100mm，回弹量≤0.05mm；

表面保护：成型后材料表面无明显划痕、压痕，镀层完好（如镀锌层脱落面积≤1%）。

二、关键生产工艺环节与优化方案

（一）材料预处理：提升成型稳定性

材料预处理是减少后续变形的基础，需针对薄壁材料特性优化处理工艺：

材料选型与裁切：

选择择用韧性不错、屈服强度稳定的材料（如 304 不锈钢带材屈服强度 205-220MPa、H62 黄铜带材屈服强度≥290MPa），避免选用屈服强度波动大（±15MPa 以上）的材料，减少成型回弹差异；

采用裁切机（精度 ±0.02mm）裁切毛坯，确定毛坯尺寸偏差≤±0.03mm，避免因毛坯尺寸不均导致后续拉伸受力失衡。

退火与表面处理：

对硬态材料（如冷轧铜合金）进行低温退火（温度 300-400℃，保温 1-2 小时），降低材料硬度（如铜合金硬度从 HV120 降至 HV80），提升塑性，减少冲压变形；

成型前在材料表面涂抹薄润滑膜（厚度 3-5μm，如干性润滑剂），既降低模具摩擦（摩擦系数≤0.05），又避免润滑剂堆积导致尺寸偏差。

（二）模具设计：准确控制成型过程

模具是确定薄壁成型精度的关键，需从结构、定位、排气三方面优化：

模具结构优化：

拉伸模具：采用 “渐进式拉伸” 结构，分 2-3 道完成薄壁拉伸（如将 0.2mm 厚材料从 φ20mm 拉伸至 φ10mm 深筒形，每道拉伸系数控制在 0.7-0.8），避免单次拉伸变形量过大（＞50%）导致开裂、回弹；凹模圆角半径设为材料厚度的 8-10 倍（如 0.1mm 厚材料，圆角 R=0.8-1mm），减少应力集中；

折弯模具：采用 “弹性压料” 结构，在折弯处设置聚氨酯压料块（硬度 60-70 Shore A），压料力控制在 5-10N，避免薄壁材料折弯时出现褶皱、回弹。

定位与导向优化：

多工序模具采用 “基准孔定位”，在毛坯首道工序冲出基准孔（孔径偏差 ±0.01mm），后续工序通过定位销（精度 H7）与基准孔配合，定位误差≤±0.02mm，减少工序间累积偏差；

模具导向柱与导套间隙控制在 0.005-0.01mm（常规模具 0.01-0.02mm），冲压过程中模具运动平稳，避免因导向偏差导致材料偏移。

排气设计：

薄壁拉伸时模具型腔易形成负压，导致材料贴合不紧密、出现凹陷，需在凹模底部、折弯处开设微型排气孔（直径 0.2-0.3mm，间距 10-15mm），确定气体顺利排出，提升材料成型贴合度。

（三）冲压成型：动态调控工艺参数

冲压参数需根据材料厚度、成型工序动态调整，避免参数波动导致尺寸偏差：

拉伸参数控制：

拉伸速度：薄壁材料拉伸速度设为 3-5mm/s（厚壁件 5-10mm/s），缓慢成型减少材料应力集中；拉伸力按材料屈服强度计算（F=1.2×σs×A，σs 为屈服强度，A 为拉伸面积），如 0.1mm 厚 304 不锈钢（σs=205MPa）拉伸面积 50cm²，拉伸力控制在 1230N（1.23kN），避免过拉力导致材料过度变薄（壁厚偏差＞0.02mm）；

压边力：采用 “分段式压边”，拉伸初期压边力设为 10-15N（低压力推动材料流动），中期升至 20-25N（控制起皱），后期降至 15-20N（减少回弹），通过液压系统实现压力线性调整。

折弯与切边参数：

折弯角度：考虑薄壁材料回弹（通常回弹 2°-3°），模具折弯角度比设计角度小 2°-3°（如设计 90° 折弯，模具角度设为 87°-88°），抵消回弹影响；

切边参数：采用 “精度不错冲切模具”，切边间隙设为材料厚度的 10%-15%（如 0.1mm 厚材料，间隙 0.01-0.015mm），切边速度 5-8mm/s，避免因间隙过大导致切边毛刺（毛刺高度＞0.03mm）。

（四）检测与校准：确定尺寸一致性

在线检测与离线校准是控制同批次尺寸一致性的关键，需建立多层级检测体系：

在线实时检测：

关键工序（如拉伸、切边）后设置视觉检测系统（精度 0.005mm），实时测量尺寸（如拉伸后高度、切边后孔径），数据超限时（如高度偏差＞±0.06mm）自动停机，调整模具定位或工艺参数；

每生产 50 件抽样进行三维坐标检测（检测关键尺寸≥5 项，如高度、壁厚、孔径、平面度），记录尺寸数据，绘制 X-R 控制图，监控尺寸波动趋势（波动范围需≤±0.05mm）。

离线校准与工艺调整：

若同批次尺寸出现系统性偏差（如高度普遍偏低 0.08mm），需调整模具行程（如增加拉伸凸模行程 0.08mm），或修正定位基准（如移动定位销 0.05mm）；

定期（每生产 1000 件）对模具进行维护校准，检查模具磨损情况（如凹模圆角磨损量＞0.03mm 时愈换模具镶件），模具精度稳定。

三、不同材质薄壁屏蔽罩的工艺适配要点

（一）镀锌钢板薄壁屏蔽罩（壁厚 0.1-0.15mm，如家电内部屏蔽罩）

工艺主要：镀锌层保护，避免冲压时镀层脱落；

优化方案：模具表面镀铬（厚度 5-10μm，硬度 HV≥800）减少摩擦，拉伸时润滑膜选用中性润滑剂（pH 值 7-8），避免腐蚀镀锌层；成型后采用压缩空气吹扫，去掉表面残留润滑剂，防止镀层氧化。

（二）铜合金薄壁屏蔽罩（壁厚 0.15-0.2mm，如通讯设备射频屏蔽罩）

工艺主要：控制回弹与变形，确定尺寸精度；

优化方案：拉伸后增加 “低温时效处理”（温度 150-200℃，保温 30 分钟），稳定材料应力，减少回弹；折弯工序采用 “热折弯”（模具加热至 50-80℃），降低材料屈服强度，减少折弯变形。

（三）不锈钢薄壁屏蔽罩（壁厚 0.2-0.3mm，如汽车电子屏蔽罩）

工艺主要：提升成型刚性，避免翘曲；

优化方案：采用 “增加筋一体成型”，在屏蔽罩侧壁、底部设计微型增加筋（宽度 0.3-0.5mm，高度 0.1-0.2mm），增强结构刚性；切边后增加 “工序”，修正翘曲变形（翘曲量从 0.15mm 降至 0.08mm）。

四、工艺常见问题与解决方案

成型后翘曲超差：检查模具压料力是否均匀（如局部压料力不足），可增加压料块数量（如从 2 个增至 4 个），或调整压料力分布（如边缘压料力提升 10%）；

尺寸一致性差：排查材料屈服强度是否波动（如批次间偏差＞10MPa），需替换稳定批次材料，同时校准模具定位销（如定位销磨损导致定位偏差，需愈换新销）；

表面划痕：检查模具表面粗糙度（需 Ra≤0.05μm），若粗糙度超标，需重新抛光模具；定位夹取时采用软质夹具（如硅胶材质），避免硬接触损伤表面。