对于不规则形状金属制品和半导体引线框架的级进模自动化CAD系统

1、.：.；对于不规那么外形金属制品和半导体引线框架的级进模自动化CAD系统Choi1，C. Kim1和J. H. Yoon2机械设计工程，在韩国釜山，釜山国立大学，对外关系与协作NSDM;和教研室精细机械工程，研讨生院，釜山国立大学，韩国釜山摘要：本文引见了计算机辅助设计不规那么外形的板材产品和32 LD PLCC铅帧及半导体，需求非常准确的冲孔操作渐进的任务。CAD系统是以知识为根底的规那么。知识是制定CAD系统从塑性实际知识、实验结果和现场专家阅历知识的。这系统已在运用Auto CAD的Auto LISP个人电脑和I - DEAS绘制编程言语在I - DEAS巨匠系列制图与惠普9000 /7

2、1564任务站。自动数据转移的CAD和I-DEAS MASTER系列起草完成DXF和IGES方法。该系统由五个主要模块，这是输入和外形的处置，消费可行性检查，带状规划，数据转换，压铸规划模块。以知识为根底的规那么的根底上，该系统是思索几个要素，如V型凹槽，凹槽，底倒角，冲压，冲孔，弯曲，冲压面积，横向弯曲，资料和厚度的产品，毛胚构造外形和冲压面，有效压力。由于成型工艺及模具设计系统，利用二维几何识别技术集成工艺规划，模具设计，CAE分析，规范化需求高精度引线框架模具零件冲孔过程是能够的。模具设计图产生经过的压铸规划模块以图形方式显示。结果获得每个模块提供协助 设计师和半导体引线框架的制造商。关

3、键词：弯曲和冲孔;基于知识的规那么;引线框架通讯联络人：教授J. C. Choi部机械工程师，在釜山国立对外关系与协作NSDM大学，30Changjeon-dong，Kumjeong-Ku，韩国，釜山09-735。电子邮件：jcchoiKhyowon.cc.pusan.ac.kr1. 引言电子行业的不断扩展，由于投资设备，以有效地消费引线框架，已成为重要的。引线框架，这是重要的金属在IC制程的产品，可以沟通，为线在产品用微米精度的粘接从普通电脑电子产品及玩具支持半导体芯片。为了产生这些产品，模具设计的规范化是必要的，由于在小型化，减轻分量，和时间要求的趋势在现代工业中。剪切成形，由哪些部分板采

4、用了金属制造所需的外形冲床和模具，需求这一种规范化元件的相容性和准确性。然而，普通来说，独一的阅历和直觉的决议已被用于消费的可行性检查，带状胚料排样法，构成以冲裁或冲孔的模布置。为理处理这个问题，自动化，计算机辅助工艺规划经过变形熟练的阅历设计的产品工程师已进展了1-3。在1971年, Shaffer进展了模具设计逐渐运用电脑(PDDC)系统4，Fogg 和Jaimson跟着他的开展提出了一种对模具设计有影响改良的PDDC5经过思索其他的要素。这个系统的薄弱点这是半自动化的处置时间过长。Shibata 和 Kunimoto开发了能是在屏幕上输出的坯件布置和压铸规划的CAD /CAM系统6。Na

5、kahara和其他人引见了一个系统级进冲模设计7。Choi et al.开发了一个紧凑型和实践的CAD系统的下料或冲孔不规那么外形的板材产品和定子和转子部分8,9。在这项研讨中，模具规划模块输出的部件和利用I-DEAS的巨匠系列起草一个模具的装配软件为32LD PLCC封装引线框架带的规划，运用AutoCAD自动生成图纸。自动化板条设计和模具设计不规那么外形的钣金产品和铅帧会导致本钱高,可经过改良规范化来节约时间,和可以提供一个永久的和专业的知料资源。此外,这样一个系统可以作为一个有价值的顾问专家作为一个可靠的训练援助为初学者编写的。2.CAD系统的构造CAD系统的输入和外形处置，消费的可行性

6、检查，带状规划，数据转换，及模具规划模块组成。它是在一个操作和具有的优点是不延续地为每个处置模块的规那么和数据库共同持有。它是容易操作，作为对话是适当的提示所需的各种数据报表的用户友好。假设一个画的引线框架产品要求非常准确冲压开发的系统，输入系统会自动识别模块的图画产品和提示输入数据的产品。结果的外形处置模块消费转移到消费的可行性检查模块检查间隔 之间的内部外形，角和圆角半径和需求冲孔最小孔。数据是可行的在消费的可行性区转移到拔模模块自动进展带状规划。结果从带钢规划模块转移到模锻模块生成零件和模具的装配设置。该系统的模块化构造，如图1所示。原料坯件的数量厚度消费要求最小的孔直径最小槽尺寸最小间

7、隔 压力机的类型压力机吨位摇枕尺寸开模尺寸闭合高度多冲程型槽压痕垫槽冲压冲孔下置的车床弯曲冲床穿孔板冲床底盘车床支架凸模固定块模具衬板模架压力机吨位垫槽尺寸开模高度垫槽消费的可行性检查模具构造带状规划局模具的选择条状开展输入及外形修整外形治疗图1.该系统的模块化构造1.CAD系统的构造该系统由输入和外形的修整，消费可行性检查，拔模，数据转换，和模具排布模块。它是在一个操作和具有的优点是不延续地为每个处置模块的规那么和数据库共同持有。它是容易的运用，作为对话是用户友好与适当的提示报表的各种所需的资料。假设一个图的引线框架产品需求非常准确的冲孔作业是在加载系统，输入系统模块的自动识别的绘图产品并提

8、示输入数据的产品。结果消费的外形处置模块转移到消费可行性检查模块检查间隔 之间的内部外形，角，圆角半径和最小孔所需的冲孔。数据是可行的在消费领域转移到拔模t可行性模块自动执行拔模。结果从模具排布模块转移到模具排布模块生成零件和装配模具集。模块化构造的系统中可以看出。图1。该系统的功能模块引见提出如下的细节。2.1输入和外形处置模块用户输入的资料类型，厚度，宽度，热处置条件，并成一个AutoCAD的产品外形绘制手工或在屏幕上输出的图形文件，和外形处置模块自动读取信息从数据库中有关资料的力学性能并将其转换成数字数据和存储的外形数据它。数值数据以及内部和外部外形在系统的每个模块。2.2消费的可行性检

9、查模块消费的可行性检查模块的模块检查产品的消费可行性，与坯料信息，并显示这是很难或几何地域不能够构成冲孔。当检查消费一个坯料的冲裁或冲孔的可行性，该模块比较冲孔，角和圆角半径与在数据库中存储的规范。因此，本模块显示可行的几何区域。2.3地带规划模块带状规划模块，自动派生冲型材产品的外部区域，并进展冲孔。此外，该模块决议流程的顺序基于影响拔模的要素提高任务引线框架，或半导体。要素如下：1. V型缺口：防止泡沫和水分。2.变形：热分散，经过在一个芯片的缺陷附垫。3.垫倒角：消除毛刺的模具垫。4.冲压：内部和外部的铅补偿后穿孔。5.凹模冲床：预防铅扭曲的。6.曲面：引线框架带边缘的曲率。7.弯曲：引

10、线框架的横向弯曲。8.下模深度：与之关联的凹模垫板。2.4数据转换模块数据转换模块转换获得的外形数据带状规划到识别模块采用AutoCAD的外形在压铸规划模块的数据，利用I-DEAS的主系列任务站，HP9000/71564起草。它可以转换带规划将数值数据运用的外形数据在模具规划模块。要转换的程序如下：626J. C. Choi et al.图2.半导体引线框架模具设置。线代表实体，视图，分层，颜色，分量，线型，空位，组名，XSYS，XF，PYF弧表示实体，视图，分层，颜色，分量，线型，空位，组名，xs，YC，rad，SA，IA其中，“实体是实体的数量，“视图视图的1-63实体数量，“分层层的数目

11、“，颜色显示颜色，“分量厚度的线，“线型线路类型“，空位“是或“无空位，“组名的组称号“，XSX坐标YS“Y坐标起点的起点，“XFx坐标的端点，“YFy坐标的端点，“容抗x坐标的中心点，“YCY-座标中心点，“rad圆的半径，“SA起始角度，“IA增量角。为了运用这些数据，在压铸规划模块数据转换模块的组织实体的封锁循环直线和圆弧组成。这是一维的代表性，数组，如下：(Xs(1),Ys(1),Xf(1),Yf(1),Xc(1),yc(1),Rad(1),Sa(1),Ia(1)(Xs(n),Ys(n),Xf(n),Yf(n),Xc(n),yc(n),Rad(n),Sa(n),Ia(n)其中，“N是假

12、设干实体，初始值是零线的形状。一个符号的代表模具零件一部分。 “程序如下：代表性的模具部分(Part-name1 Sb-num1 view-pt1 layer1 pt1-x pt1-y)(Part-namen Sb-numn view-ptn layern ptn-x ptn-y)其中，“Part-namen是第n部分的称号，“Sb-numn数字符号“view-ptn，角度的数量“layern层的数目，“ptn-xX-坐标的一部分，“ptn-y是y坐标的一部分。2.5压铸规划模块模具规划模块自动设计零件和模具的装配，以满足运用的规那么设计根据流程的信息工具位置获得的带状规划模块。模具一套方式引

13、线框架如图 2。3.规那么和数据库系统一个自动CAD系统和数据库组织规那么提取过程变量塑性实际、相关的参考与专家阅历知识的冲裁工业。组织阅历知识和规那么指点设计，基于决策树的方式“IF条件THEN动作。据有关资料对条件的一部分，该系统计算的行动部分和行动的一部分，结果到下一个输入条件的一部分。3.1消费的可行性检查规那么第1条.外形内部之间的最小间隔 功能和边缘之间的最小间隔 决议从边缘地带和产品根据资料厚度的数据库。第2条.外形之间的最低间隔 内部功能应该是规范的建议从数据库中。第3条假设冲穿刺是一个圆形的极限的值根据性能、外形和厚度一个产品应该称心的规范从数据库中获得。第4条.假设资料不存

14、在于数据库中，直径或分切宽度应大于厚度1t。第5条.角或圆角半径应大于比0.5吨。第6条. 在经过一个不规那么的外形冲裁的金属产品的可行性,为内部的外形特点,，但不可行的外部区域，消费可行性检查模块优先的选择外部不可行的领域。3.2条带状规划第1条.普通在现有缺口的情况下，冲孔为第一步。第2条.假设一个V型缺口，凹槽，倒角的存在，冲孔为第一道工序。第3条.当导销孔，环氧树脂孔和成型孔的存在，假设能够的话，他们为冲孔的第一道工序。第4条.假设存在试点销孔，孔的大小应大于3倍的产品厚度。第5条.假设冲孔是彼此接近，或者是不相关的功能，孔分布在许多进程。转角半径大于判据最小角半径：0.5规范：1.2

15、75图3.32LD PLCC封装引线框架。图4.检查的一个角落里消费的可行性和圆角半径32LD PLCC封装厚度为0.254毫米的时间。最小值。圆的直径小于。 规范最小直径： 1.25最小直径 矩形间隔 G.T.最小值。矩形间隔 :0.256极限间隔 :0.1778图5.32LD PLCC封装铅消费检查孔的可行性框厚度为0.254毫米。第6条.由于存在相关的内部功能，系统可以设置冲床设备，他们是冲孔优先。第7条.假设冲孔，环氧树脂孔，成型孔，V型凹槽，凹槽，垫倒角，内部的铅不能同时刺穿，过程的顺序为如下：凹槽，V型缺口，倒角，销孔，环氧孔，成型孔，然后内部的优先。第8条.尽量不要运用了一个复杂

16、外形的冲压，坯料的外形自动被划分成简单的外形。第9条.在计算每个坯料的周长，首先，带状规划模块决议的任务根据周长的大小。第10条.在每个坯料外形，带状规划模块决议模具坯料的大小，这是可以接受正常压力产生的推力。一个自动化的CAD系统进任务627第11条.每个一次冲孔胜利的模坯其指定的间距根据任务次序，并转移到下一道工序，假设它反复。第12条.从数据库中获得推力比冲裁力。第13条.正常推力施加的压力作如下决议。其中Pface=正常压力kgmm-2Lshear=求和或剪切长度mmBLR =资料厚度与打磨长度比Fd=推力kg第14条.外径所接受正常压力推力决议. 其中，Do=模坯的内径(mm)Di=

17、模坯的外径mmM =常数取决于屈服准那么，1 m 1.15SY =模具的屈服强度mm第15条.模具和冲压穿孔后需求重磨从60000到70000。第17条.对于一个拥有16针引线框架，一次冲压弯曲是必需的。第18条.冲孔和分割,假设能够的话，可以让冲压机床和切杆一同操作。第19条.请留意，与切割一同进展的为型孔。第20条.为了弥补之间的间隔 引线和交叉孔，平衡化进程必需的。第21条.进料偏向是在0.01mm和位置偏向0.5mm。第22条.一切尺寸的引线框架丈量该挡板。3.3压铸规划规那么第1条.假设整体切割尺寸的柸料小于300毫米，完全空白的文件消费的一个阶段。第2条.假设存在任何相互关联的功能

18、，在先导孔他们还处置了在第一阶段，他们的冲床安装允许它。628 J.C.Choi et al.第3条.假设边缘之间的最小间隔 内部功能模块的边缘是少两倍以上的模具块厚度，闲置站为防止模具块，卸料板被冲床持有人从被突破。第4条.模具规划模块还设计了带等一种方式，它使组件和其废料被弹出，不受干涉。第5条.模具规划模块决议类型的模具用于消费给定的部件被思索坯料剖面的复杂性,消费的复杂性要求，准确的坯料，其他相关参数。第6条.一冲裁力或冲孔力，是如下。其中，P =冲裁力或冲孔力kg/mm2第7条.模块的厚度以下验证表达。其中，Hdblock=模块的厚度mmsai=允许弯曲应力kgmm-2Dbla=产品

19、最外层的外形直径mmDdblock=模块的直径mm第8条.在级进模压力中心计算如下:其中，EI =每个实体的剪切长度mmXi=质心为每个实体x坐标mmYi=质心y坐标为每个实体mm第9条.假设胜利的进程之间的最小间隔 大于两倍的模具厚度块，模具的分区是必需的。第10条.冲杆长度是小于规范的建议在下面的表达式。其中， L=为冲头长度mm E =弹性模量kgmm2图6.32LD PLCC封装引线框架半导体自动带规划图一个自动化的CAD系统进任务629图7.代腔冲床32LD PLCC封装引线框架的外形处置模块。图8.一个的32LD PLCC封装在压铸规划模块所产生的模具平面绘图。I=二阶矩面积kgm

20、m-4CP=平安系数第11条.初步紧缩量从3mm到6mm。第12条.对冲压任务，紧缩量如下。iworkcom= T + Ipunch+ Istripper其中，iworkcom=弹簧的紧缩长度mmipunch=开模冲孔浸透量mmistripper=合模冲孔浸透量mm第13条.紧缩弹簧的总长度如下。iworkcom= Ipunch+ Istripper第14条.弹力是从下面的表达式计算。fspring= Kspring x Itotcom其中，fspring=弹簧力kgKspring=弹簧常数itotcom=总的弹簧紧缩长度mm第15条.模和冲头之间的间隙决议思索资料的厚度数据库和极限强度。第1

21、6条.剥离力是由以下计算表达。其中，630 J.C.Choi et al图9.模座的在压铸规划模块产生的32LD PLCC封装的绘图。图10.32LD PLCC封装的导板的绘图生成的在压铸规划模块。图11.32LD PLCC封装的卸料板的绘图生成在压铸规划模块。图12.一个的32LD PLCC封装的冲孔模版的图纸生成在压铸规划模块。图13.绘图的在压铸规划模块产生的32LD PLCC封装模具垫板。图14.冲床垫板的在压铸规划模块产生的32LD PLCC封装的绘图。图15.32LD PLCC封装在的压铸规划模块产生的冲持有的绘图。Fstrip=剥离力公斤Cstrip=剥离系数第17条.紧固件的数

22、量是由以下计算表达。其中，DF =紧固件直径mmNF =紧固件mm第18条.销钉和弹簧的位置安排围绕在同等间距打孔轮廓。第19条.螺丝和销钉位边缘周围在相等的间距直线模具块。第20条. 假设任何一个螺距误差出现,它调整在中央的位置。第21条.从数据库，其模具规划模块选取按照尺寸等规范件在早期阶段计算的部分。第22条.为了产生列印孔，其直径为di中心点Xi，Yi，最小有效尺寸(Aeff)min (Beff)min 如下；其中，(Aeff)min =最小有效长度板mm(Beff)min=最低有效板宽度mm图16.的32LD PLCC封装在的压铸规划模块产生的上模冲压件的绘图。图17.32LD PL

23、CC封装在的压铸规划模块产生的下模压铸件绘图。4.系统的运用和结果当半导体引线框架要求非常提高任务的准确冲孔操作设计自动化CAD系统，在每一所获得的成果模块在下面的章节。4.1输入和图形处置中的运用模块当用户输入项要求的引线框架产品如图. 3，外形处置模块，确认输入外形绘图，转换为数值的清单闭环设计每个模块。这些清单是用来在每个模块的运转程序，运用规那么和共同的数据库。4.2消费的可行性检查中的运用模块当32LD PLCC封装，引线框架内部的铅，适用于消费的可行性检查模块，结果检查产品的圆角半径，冲孔，内部功能的外形之间的间隔 在图4和图5所示。从这些结果，本系统知道外形之间的最小间隔 被冲压

24、的内部功能和孔是在可行区域。此模块，因此，防止错误解出如今实践的车间。4.3地带的规划模块中的运用当32LD PLCC引线框架产品被运用到带状规划模块，结果是由该模块的输出如图。 610。带状规划模块，经过检查干扰和模坯外径推力，可以进展自动化的带状规划，以防止模具被突破。在冲床任务外部的部分产品，销钉，环氧孔，外部铅，成型孔，剪毛，外形该产品是一样的，但在复杂的车床上，模垫，内部的铅，冲型材自动划分。当冲裁型孔，这个模块进展渐进的任务思索最小间隔 ，以免干扰根据剪切长度的大小。塑性变形发生在终了内部的铅一部分需求设计型孔，以防止变形。此模块提取型腔的数值数据列表引线框架和设计的自动化车床。这

25、阐明型腔外形自动生成的图.710。4.4运用到模具的规划模块数据转换模块转换的外形数据成可识别的引线框架带规划图为了外形数据，运用I-DEAS的主系列的起草方案。当32LD PLCC封装，引线框架，适用于模具规划模块，部件和组装的芯片集生成和图8-17中可以看出。该模块根据数据，从数据库中读取规范件从带状规划模块，非规范获取部分不存储在数据库中，并进展了设计。因此，它产生的模具设计图。计算在常压下模具的外径，模和冲头之间的几何外形的间隙，压力中心的力量平衡，数量安排螺丝，数量和规划定位销，模块的大小决议下面的程序。它计算的“面积拔模的长度和宽度的带状规划的根底上绘制。模具板计算这些数据后，该芯

26、片集的尺寸是规范化的，死设置存储在数据库中。此外，根据尺寸规范化的模架，模具板的厚度卸料板，从边缘的最小间隔 模板的定位销和螺栓，得到该数据库。定位销的直径和紧固件，分导的直径和主导从数据库中获得职位。它检查胜利与否冲压弯曲的失败。在内部的铅引线框架，被冲裁的尺寸是一样的和坯料的尺寸，这些模具。一切的模坯后陈列，时辰计算中的位置和中心每个外形的严重性，以确定平衡受力点。这点匹配的芯片集中心产生一个平衡的紧迫压力，并减少磨损模具和冲压。经过量化的技术和体验在本次研讨会，该模块可以生成最好的模具规划图纸防止塑性变形和缺陷。一个自动化的CAD系统进任务6335.结论在研讨开发过程自动化的CAD系统规

27、划和死半导体引线框架产品的设计，冲孔操作非常准确。自动化CAD系统具有以下特点。1.处置输入和外形的模块，由认识到外形该产品的输入，转换为数值的随机列表成一个封锁循环的数值列表的外形数据运用很容易在每个模块。2.消费可行性模块可以检查消费引线框架产品的要求非常的可行性准确的冲孔操作。3.以模坯外径每个产品的外形，在消费的正常压力可行性检查模块，冲压型材的外形自动分为外部区域。4.带状规划也检查空闲站之间胜利流程，以防止被突破的模具和自动生成带规划图。5.模具规划模块，可以进展自动模切规划和生成的芯片集的零件和装配图图形的方式。该系统量化需求的技术和阅历设计和规范化设计规那么制定程序设计。它的优

28、势在于它可以用来新手能够没有任何工具设计的知识。经过实现基与AutoCAD自动化CAD系统工艺规划和I-DEAS的复杂模具设计，联络，与其他CAM软件系统，可以自动引线框架的生成，所以CAD / CAM系统的NC数据需求非常准确的穿孔操作的半导体很快被开发。634J.C.Choi et al。 致谢作者衷心赞赏为ERC净成形与模具在韩国釜山，釜山国立大学，制造业。参考文献1. Input and shape treatment modules, by recognising the shape of the product input, convert a numerical random l

29、ist of shape data into a numerical list of closed loops to use easily in each module.2. The production feasibility check module can check production feasibility for a lead frame product requiring very precise piercing operations.3. Taking account of the outer diameter of the die blank under normal pressure for each shape of product, in the pro