一体式电视机背板的成形方案研究
2020-06-15

文/林冬,崔得林,姚文平,安玉江·青岛海信电器股份有限公司

背板、胶框、中框、前壳、后壳是电视机的主要组成部分,同时也是电视机的结构骨架,起承载液晶面板,固定电子及光学元器件,优化外观效果等作用。结合市场和用户的需求调研,并对比行业内电视产品的研发方向,超薄无边框电视机结构将会引领未来的潮流。

一体化外观结构即背板与中框一体化方案,背板可直接作为中框,以减少电视模组结构件的物料数量,降低模组物料成本,简化现有模组制程,提高后端模组整机线体的生产效率。且依托目前DLED、ELED 电视产品结构方案的应用研究,可实现一种厚度更薄、成本更低、制程更加简单的无边框电视新品形态。在提升产品外观形态的同时提高产品市场占有率及行业影响力。

对于一体式背板外观结构,背板成形工艺复杂度及难度剧增,背板天、左、右侧拍死边尺寸、角部拼接缝隙尺寸、拼接端部段差尺寸、冲压成形后角部焊接工艺的控制为一体式电视机背板成形的主要难点。

背板角部拼接结构设计方案

一体式电视机背板结构为天、左、右三边拍平,天侧左右角部拼接,拼接后进行激光焊接以密封背光源光线并阻隔异物,为实现良好的外观效果,焊接后进行打磨抛光处理。

为保证焊接打磨后产品的外观效果,同时按照产品展开原理进行结构设计,考虑角部拼接结构方案如图1 所示,对应角部拼接结构焊接后状态如图2 所示。


图1 角部拼接结构方案


图2 角部拼接结构焊后状态

方案a:角部拼接后焊接顶部及中部塌陷严重,无法形成焊后自然R 角,不满足产品的外观要求。

方案b:角部拼接后焊接轨迹稳定,拼接侧面焊后过渡圆滑,但焊接后顶部塌陷,存在明显段差,不满足产品的外观要求。

方案c:角部拼接方案焊接后可形成自然R 角,配合打磨抛光工序可满足外观要求。

一体式电视机背板的成形方案

综上,方案c 的角部拼接结构设计既可实现背板与中框一体化结构,成形后焊接打磨又可以满足产品的外观要求。

角部拼接关键尺寸管控

如上所述,一体式电视机背板采用三边拍平、角部拼接结构,即背板中框一体化。方案c 角部拼接结构及重点管控尺寸详情如图3 所示,天、左、右侧折弯边侧推拍平形成拍死边结构,天侧折弯边压靠左/右侧折弯边后,拼缝处进行激光焊接处理。为满足角部焊后的外观效果,控制拍死边高度h 公差为±0.2mm;折弯边高度H 公差为±0.2mm,拍死边厚度(两倍料厚)T 公差为0 ~0.1mm;控制角部拼接A、B、C 三处缝隙在0.15mm 以内,天侧与左、右侧拼接高度段差在0.2mm 以内。

模具成形工艺

为实现此背板结构,模具分为8 工序成形:M1工序拉伸、打凸→M2 工序拉伸整形、打卡勾、角部冲孔下料→M3 工序切边、冲孔、背面折弯预折线→M4 工序切边、抽芽→M5 工序压毛边、折弯→M6工序天、左、右侧侧推拍死边→M7 工序天、左、右折弯拼接→M8 工序铆接。

角部拼接结构成形工艺首先进行冲孔下料,而后进行死边部位下折、插刀侧推推平、折弯角部拼接成形。详情如图4 所示,为保证后续焊接质量,需控制A、B、C 三处缝隙尺寸在0.15mm 以内。


图3 角部拼接结构示意图及重点管控尺寸


图4 拍死边、角部拼接结构模具成形工序

⑴对于间隙A 的控制,展开设计值间隙为0,即展开时左、右侧预留一个料厚的L 形台阶,保证L 形下料尺寸,同时控制拍死边厚度T 为2 倍料厚,折弯角度为90°,公差范围-0.5°~1°。

⑵对于间隙B 的控制,调整预折线深度及位置,保证拍死边高度h,同时控制折弯边高度H,以保证拍死边位置尺寸。

⑶对于间隙C 的控制,展开时天侧切料长度为10.54mm,左、右侧切料长度为9.74mm,预留出1 个料厚尺寸0.8mm,即实现天侧折弯后可与左、右侧折弯边在角部拼接缝隙C 处实现零间隙配合。

同时,要保证折弯角度,折弯冲设计为可调式,以便在线快速调整折弯角度及边高。对于拼接高度段差需在0.2mm 以内,通过可移式刀口及折弯冲设计,保证折弯边高度尺寸H 公差,进而保证拼接段差。

为实现天、左、右三边拍死边,拍死边模具结构如图5 所示,插刀4 固定在上夹板2,锁附在上模座1,推块5 连接等高套筒7,为减少推块5 运动时与下垫板8 间摩擦力,推块5 底部布有油槽,等高套筒7与下模板13 间固定弹簧,成形初始阶段,托料板11 向下运动,与下模板13 作用进行压料,保证料片12 成形稳定性。插刀4向下运动,推动推块5 进行侧推推平。推块侧推直身要较拍死边长度预留3 倍料厚,推块5与托料板11 间隙在2 倍料厚,以减少推平后回弹。此时弹簧6 处于压缩状态。成形结束后,弹簧6 作用于等高套筒7,等高套筒7 施加拉力于推块5,使其恢复至初始位置。

焊接、打磨工艺


图5 拍死边模具结构图


图6 激光焊接轨迹示意图


图7 产品状态

为实现背板角部拼接外观效果,兼顾成本与满足拍死边焊透的焊接能量。同时保证较高的焊接生产效率,应用500W 连续激光器进行焊接,调整匹配度最佳的焊接功率230W 及焊接速度5mm/s,既可满足1.6T 厚度拍死边的焊接能量,又可保证焊接节拍控制在4s 以内。

激光焊接轨迹参照图6,为保证焊后不可有塌陷,因此焊接轨迹不可有交叉,且要避开拼接缝隙。激光焊接头呈(-1,-11)方向布置,沿图6 所示轨迹运动,以保证折弯边拼接部位形成自然R 角。针对焊后角部进行打磨,焊接及打磨全过程均通过自动化方式进行以保证生产效率及产品外观稳定性,打磨首先对焊接面、焊接邻面以及开口顶面使用180#砂纸进行粗打磨,最后使用800#百洁布进行抛光处理以保证喷粉后的产品外观效果,整个自动化打磨工序可在20s 内完成,各阶段产品状态如图7 所示,通过合理的模具成形工艺与焊接打磨工艺匹配,可实现一体式电视机背板良好的产品外观效果。

结论

⑴一体化外观结构即背板与中框一体化方案,背板可直接作为中框,以减少电视模组结构件的物料数量,降低模组物料成本,简化现有模组制程,提高后端模组整机线体的生产效率。

⑵通过合理的结构及模具设计方案,保证了背板天左右侧拍死边尺寸、角部拼接缝隙尺寸、拼接端部段差尺寸,配合合理的自动化焊接打磨工艺,最终实现一体式电视机背板的稳定批量生产。