用于制造高精度产品的金属冲压系统

本发明提供一种用于制造公差小于1000纳米的金属冲压零件的系统和工艺。该系统和工艺尤其适用于生产光电零件。该系统包括一台金属冲压机和一个或多个用于支撑冲头和模具的金属冲压工位。这些金属冲压工位的设计旨在以最小的运动部件保持冲头和模具的良好对准。每个金属冲压工位都包含一个用于刚性引导冲头到达模具的轴。金属冲压机能够为冲头提供执行金属冲压操作所需的力。该系统包括一个接口系统，用于将冲压机的力与冲头连接起来，同时在结构上将冲压机与冲头解耦。该系统还包括一个定位底板，用于将各个金属冲压工位彼此对齐，以及用于在进入金属冲压工位之前在线输送机料的装置。许多应用都需要精密零件，例如基于光纤的通信。由于光纤通信信道具有高性能和小尺寸的特点，因此是许多国防和商业应用的首选系统。尤其是在城市间和洲际通信等长距离应用中，光纤技术已得到广泛应用，这主要得益于其电光电 (EOE) 转换组件、光纤放大器和光纤电缆的成本远低于无需 EOE 的同轴铜缆等纯电系统。这些长距离光纤系统在终端之间可铺设数百公里的光纤。短距离系统通常在终端之间仅铺设几十公里的光纤，而超短距离 (VSR) 系统在终端之间仅铺设几十米的光纤。尽管城域网、接入网和用户端的电信和数据通信光纤链路长度远短于长距离链路，但其数量仍然非常庞大。因此，此类应用部署光纤所需的组件数量也相当可观。在这些短距离系统中，光纤的“验证”对EOE终端转换器件和配套电路的成本，以及连接在终端两端的任何被动和主动光电器件和设备的成本都非常敏感。因此，为了使光电主动和被动元件、子组件和组件能够在短距离和VSR系统中“验证”，必须降低它们的平均售价。降低平均售价将有助于刺激必要的销量，从而证明对高速制造技术投资的合理性。光纤连接器本身是主动和被动光纤元件以及带连接器电缆成本的重要组成部分。精密插芯及其相关的对准装置（例如，用于单芯光纤连接的精密分体套管、用于多芯光纤连接的精密研磨针）是当前光纤连接器成本的主要组成部分。这些对准装置通常用于将光纤对准主动和被动器件，以及对准两根光纤以实现可拆卸连接。为了确保光纤链路的整体光损耗等于或小于系统规定的光连接器损耗预算，需要对两根抛光光纤端面进行精确对准。对于单模电信级光纤，这通常对应于连接器光纤对准公差小于1000纳米。目前的连接器基本设计已超过20年未变，人们普遍认为它们成本过高且组装难度过大。如果光纤要成为短距离和VSR应用的首选通信介质，就必须降低精密光纤连接器的制造成本。在并行光纤链路和单芯光纤链路中，以多千兆比特速率运行的连接器必须由亚微米级精度制造的子组件组装而成。制造如此高精度的零件本身就极具挑战性，而为了使最终产品经济高效，还必须采用全自动、超高速的工艺流程。因此，理想的制造技术应能够生产公差在1000纳米以内、且运行速度极高的光电器件及其他应用领域的零件。本发明涉及一种用于生产公差小于1000纳米零件的金属冲压系统和工艺。本发明尤其适用于生产光电器件，包括但不限于组件、装配体和子装配体，以​​及被动和主动元件。该系统包括一个或多个用于支撑冲头和模具的金属冲压工位。这些金属冲压工位包含一种新型结构，用于引导冲头与模具基本对齐，并实现严格的公差控制。该系统还包括一台压力机，用于为金属冲压工位提供执行特定金属冲压操作所需的压力。在本发明的一个方面，该系统旨在最大限度地减少支撑结构中用于引导冲头对准模具的运动部件的数量。在一个实施例中，金属冲压工位的支撑结构中没有任何用于引导冲头对准模具的运动部件。该金属冲压工位包括一个固定的冲头座结构，该结构具有一根尺寸和形状与冲头相匹配的轴，该轴能够以极高的精度容纳冲头。冲头通过在该轴上滑动来引导至模具。在本发明的另一方面，该系统包括一个定位底板，该底板具有定位分度功能，用于精确地对齐各个金属冲压工位的相对位置。该定位底板及其定位分度功能具有极高的公差和亚微米级的表面光洁度。