沖壓模具設(shè)計培訓(xùn)資料

1、沖壓模具設(shè)計沖壓開發(fā)1 沖壓件材料 1.1 冷軋鋼板是目前工業(yè)界使用廣泛的壓延銅板材料之一.A.低碳沸騰鋼 SPCCB.引伸用脫碳沸騰鋼 SPCDC.深引伸用脫碳沸騰鋼 SPCE種類及記號摘要SPCC一般用SPCD引伸用SPCE深引伸用 1.2 不銹鋼鋼板 一般指含Cr 量達(dá)11以上之高合金鋼，其主要特徵是耐腐蝕性及耐熱性優(yōu)越，具有不銹性輿表面光輝性. 不銹鋼具有下列特性： （1）硬度及抗拉強(qiáng)度高於軟鋼板之2倍 （2）熱傳導(dǎo)性不佳，熱膨脹系數(shù)大 （3）深引伸加工會產(chǎn)生時效割裂 （4）表面容易被模具刮傷.1.3 電磁鋼板(錫鋼板) 最主要特性是具有磁氣,依其磁氣之性質(zhì),分類有方向性電磁鋼板與無方

2、向性電磁鋼板. 特征: a.磁束密度及透磁率 b.鐵損 c.磁應(yīng)變 d.機(jī)械特性1.4 銅及銅合金板 1.種類:依其制造方法分伸銅材(展伸銅)和鑄物兩大類 2.銅及銅合金特征. a.熱傳導(dǎo)性優(yōu),導(dǎo)電性佳 b.具有非磁性功能 c.彈簧性良好,(如鈹銅,磷青銅,銀鎳銅) d.低溫不產(chǎn)生脆化現(xiàn)象 e.耐蝕性優(yōu)良 f.色調(diào)亮麗,容易鍍錫1.4.1 銅及銅合金(伸銅材)之種類大類名稱分類名稱代表型號備 註純銅(Cu)一般銅C110含氣量約0.010.06%磷脫酸銅C1201 C1220以磷作脫酸銅,依磷含量分為高磷及低磷脫酸銅無氣銅C1011 C1020氣化銅(Cu2O)不存在黃銅(CuZn)紅銅C21

3、00 C2200C2300 C2400含鋅量520%,色調(diào)呈紅色黃銅C26002801代表者之含鋅量3040%特殊黃銅C4430 C4621C3560 C3710青銅(Cu-Sn)磷青銅C5101 C5212含磷量0.2%,強(qiáng)度高之銅合金白銅(Cu-Ni)白銅C7060 C7150鎳含量530%,鐵含量1%銀鎳侗(Cu-Ni-Zn)銀鎳銅C7351C7541鎳合量10-35%,銅含量4575%,呈銀色熱處理銅合金鈹銅C1700 C1720具熱處理性鉻銅C18200鋯銅C150001.4.2 銅及銅合金之物理性質(zhì)2. 加工法與精度關(guān)系表加工法表示符號可能精度經(jīng)濟(jì)精度電極放電加工EDM0.020.

4、050.1線切割放電加工WEDM0.0050.010.02研磨G0.0050.01治具搪孔JG0.0020.0050.01治具研磨JB0.0020.01鉆孔D0.050.1絞孔RM0.010.05NC綜合加工MC0.010.020.03抹磨加工(lapping)GL單向拋光靠模切削0.020.01靠模研磨0.0050.013. 沖壓模具分類 (1).單工程模具: 沖切型模具 彎曲型模具 引伸型模具 (2).復(fù)合模 指兩個以上單工程同時加工之組合模具 (3).連續(xù)模4. 連續(xù)沖壓模具之特點(diǎn) (1).材料利用率低 (2).工程安排比較彈性 (3).材料一次變形量可減少 (4).加工速度快 (5).

5、指定毛頭方向之制品有時不適合采連續(xù)模具加工.5. 沖壓模具元件 （5.1）模板沖壓模具各模板的設(shè)計依模具構(gòu)造不同，通常可分為兩大類：a.順配置型（沖頭在上方）b.逆配置型（沖頭在上方）5.1.1沖頭固定板與背板沖子固定板主要功能是為保持沖頭的垂直度及其位置精度.因此其厚度與沖頭及形狀或尺寸有關(guān)系.沖頭背板功用在於當(dāng)沖頭施力於材料時會產(chǎn)生反作用力,而此力若直接施於上模座則可能會產(chǎn)生局部凹陷現(xiàn)象,為 避免此一現(xiàn)象,必須添加沖頭背板以解決此問題5.1.2脫料板與背板 脫料板的主要功用為將料條自沖頭的周邊剝離,不便其黏附於沖頭而隨之升起.保持沖頭與母模之間的精度關(guān)系.緊密地導(dǎo)引著細(xì)小沖頭以防止其被拆斷

6、. 脫料板種類依其壓著被加工材料之狀態(tài).可分為固定式,可動式.及半固定式脫料板等三種.- 固定式脫料板 特點(diǎn)是: 1.模具構(gòu)造較簡易,模具構(gòu)成件較少,制件上較容易. 2.沖切加工時因被加工材料末被直接壓著,故沖切細(xì)小孔槽用之沖頭剛性低,易產(chǎn)生破損. 3.模板完全被固定脫料板覆蓋,故沖頭之維護(hù)作業(yè)較困難.5.1.2-可動式脫料板 1.模具構(gòu)造較復(fù)雜,模具構(gòu)成件較多,制造較困難. 2.作為細(xì)小沖頭之導(dǎo)引裝置,增加沖頭的剛性及信賴性. 3.材料被壓著力有所限制,必須籍用其他導(dǎo)料裝置來避免製品變形等不良現(xiàn)象. 4.沖壓加工時,可動式脫料板會產(chǎn)生碰撞聲,造成噪音問題.5.1.2-半固定式脫料板 半固定式

7、脫料板是在母模側(cè)附有可動式脫料板,其使用場合較少,特點(diǎn)如下: 1.位於母模面上一定高度,母模面狀況可一目了然. 2.脫料板下材料有引導(dǎo)作用,可兼作升料之用. 3.因已有引導(dǎo)作用,故不需或很少設(shè)計沖 頭導(dǎo)引.5.1.25.1.3母模板與背板 單體沖模母模板厚度之基準(zhǔn)值H 計算公式=H0 3 PK PK=l*t* PK:下料之沖切荷重(kg) l:沖切之輪廓長度(mm) t:板厚(mm) :板材之抗剪應(yīng)力(kg/mm2)由計算式所求之H0,依下列條件以決定所需要之H值a.H 之最小值取7.5MMb.沖模之表面積為3200MM2以上時.H之最小值取10.5MM母模背板功用在避免當(dāng)母模受力時直接施於下

8、模座而產(chǎn)生凹陷現(xiàn)象.（5.2）導(dǎo)柱導(dǎo)柱之引導(dǎo)方式有平面式、滾柱式、滾珠式三種.滾珠式引導(dǎo) 特點(diǎn)：滑動配合，合?；?轉(zhuǎn)回點(diǎn)接觸，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時導(dǎo)柱導(dǎo)套間不會發(fā)熱 膨脹 側(cè)方向抵抗力弱。側(cè)向力強(qiáng)有燒損黏著之缺點(diǎn)採用黃銅導(dǎo)套導(dǎo)套應(yīng)含有固體潤滑材易磨損側(cè)向力弱因滑動性良好,模具容易對合必須注意扣件之脫落比滾珠引導(dǎo)之 側(cè)向力強(qiáng)(約6倍)與滾珠引導(dǎo)效果相同成本高安裝較困難5.3 導(dǎo)料針 導(dǎo)料銷之主要功能是矯正被加工材料之送料方向位置，以彌補(bǔ)送料裝置（feeder)之精度限制。 導(dǎo)料銷的形式： 炮彈形（較常使用，市售標(biāo)準(zhǔn)件以此種形式居多。炮彈形部分之R角標(biāo)準(zhǔn)為R10,較小直經(jīng)之R角為直經(jīng)的2 3倍。） 圓錐形

9、 導(dǎo)料銷前端直線部突出剝板面距離有所限制，一般為 0.3t X =P/A S1為沖頭壓縮強(qiáng)度.A為斷面積. P為下料或沖孔壓力, P = l * t * s L為下料或沖孔周長, T為板厚 S為材料剪斷強(qiáng)度 5.6.2座屈的考慮 細(xì)長的沖頭一端受到的壓力達(dá)到臨界壓力時,易彎屈而折斷.5.6.3沖頭挫屈強(qiáng)度5.6.4沖頭刃部長度DBB有脫料板無脫料板0.3 0.54 62 30.5 1.06 84 51.0 2.08 136 8單位:mm6.母模構(gòu)造與形狀設(shè)計 母模是模具的主要作用元件.模的功能部分,共分為肩部,滑動部及調(diào)整部,其中前二者並稱為刃部. 鑲件是將母模的功能部分設(shè)計成塊狀,分割模塊之

10、基本原則和注意事項(xiàng)有: 1.分割模塊之外形,以采用方形或圓形等單純形狀為宜. 2.分割點(diǎn)宜於角頂點(diǎn)直線與曲線之交點(diǎn). 3.分割輪廓形狀時盡可能直角分割.不可作成銳角. 4.為使研磨加工容易及尺寸精度能確實(shí)量測,必須設(shè)計基準(zhǔn)面. 5.各分割模塊應(yīng)能確實(shí)予以固定保持,如為多個鑲件時,各鑲件 的強(qiáng)度均采均衡設(shè)計. 6.分割模塊應(yīng)為研磨加工容易的形狀7. 沖切 7.1. 沖切加工面特性就加工材料板厚斷面而言，沖切加工面可分如圖所示之不同區(qū)域。模 輥：沖切工件承受外力所造的塑性變形區(qū)域剪斷面：沖切工件承受外力低於其抗拉強(qiáng)度所形成的剪斷現(xiàn)象破斷面：沖切工件承受外力超過其抗拉強(qiáng)度所形成的破斷現(xiàn)象7.2 沖切

11、性質(zhì)與模具間隙項(xiàng) 目模 具 間 隙備 注小適 中大-制品之毛頭稍大小大大-制品之反曲小小大-制品之模輥小中大-制品之尺寸精度良良稍差-制品之破斷面小中大間隙小發(fā)生2次剪切制品之摩耗大小小-沖切力大中小-胚料與沖屑容易堵塞良好容易浮上-7.3 模具間隙材質(zhì)精 密一 般軟鋼25610硬鋼48913矽鋼板46712不銹鋼36711銅1347黃銅14510磷青銅25610銀鎳銅合金25610鋁(軟)1348鋁(硬)25610披莫合金（permalloy）2-56-87.4 一般沖壓可得之精度加工內(nèi)容被加工材質(zhì)厚0.25以下0.6以下1.6以下1.6以上形狀精度+/-0.025+/-0.05+/-0.1

12、3+/-0.2孔間距離+/-0.025+/-0.05+/-0.13+/-0.2孔與外形距離+/-0.03+/-0.05+/-0.15+/-0.25輪廓角度+/-5度+/-10度+/-15度+/-30度輪廓最小半徑R0.13minR0.25minR0.5minR1.0min剪斷面長度0.5t0.3t0.2t0.2t毛頭高度0.025min0.05min0.13min0.3min平坦度0.05min0.10min0.15min0.3min7.5 沖切尺寸之精度公差 單位:mm區(qū)分A級B級C級D級E級30以下+/-0.1+/-0.15+/-0.25+/-0.4+/-0.630120以下+/-0.15

13、+/-0.25+/-0.45+/-0.7+/-1.1120315以下+/-0.2+/-0.4+/-0.6+/-1+/-1.63151000以下+/-0.3+/-0.7+/-1.1+/-1.8+/-2.810002000以下+/-0.5+/-1.1+/-1.8+/-3+/-4.57.6 沖孔之最小值一般特別材質(zhì)DADA軟鋼1.0t0.7t0.4t0.3t硬鋼1.3t1.0t0.5t0.4t黃鋼1.0t0.7t0.4t0.3t鋁0.8t0.5t0.3t0.3t7.7 孔與外形明顯變形明顯變形稍微變形稍微變形無變形無變形7.8 孔距W 由脫料板由脫料板精度及壓料精度及壓料力決定力決定7.9 孔槽之加

14、工限製7.10. 沖切角度形狀與毛頭銳角處易塌,造成毛頭加速發(fā)生7.11 圓弧沖切毛頭良好7.12 跳屑或堵塞原因及處理對策 沖屑跳上主要原因有: 沖頭上升造成真空吸引作用,沖剪加工時造成高壓空氣層之推上作用,油膜附著,以及沖頭壓縮力造成沖頭與材料之密著等. 造成沖屑堵塞之原因有: 摩擦力,沖頭與入塊的磨耗,逃孔的形狀,分割形模塊偏離,及連續(xù)沖壓造成模具切刃部分的燒著. 沖屑跳上之改善對策: (1)圓形沖屑跳上：a. 踢出銷。b. 空氣吹出。c. 空氣吸引。d. 溝槽。e. 切角。f. 母模面粗糙化。 (2)小孔沖屑跳上：a .沖頭前端錐形加工。b.母模刃部角的全周細(xì)小加工處理。 (3)長孔形

15、沖屑跳上：除上述對策外，a. 沖頭去角。b.使用偶數(shù)個數(shù)的踢出銷。c.母模刃口割斜溝。 (4)異形孔沖屑跳上：異形孔受母模的拘束作用是不均的，沖切後易造成沖屑傾斜跳上，由於踢出銷置於中心會造成不良效果，須於兩個以上平衡位置處裝置踢出銷為宜。 (5)側(cè)邊沖屑上?。焊纳颇改＞惺螤睢?.128. 彎曲 8.1 彎曲制品之檢討 8.1.1 依制品品質(zhì) a)毛邊方向的考慮,因毛邊方向會影響制品的品質(zhì),甚至?xí)l(fā)生裂痕. b)材料壓延方向?yàn)閺澢€的角度會影響彎曲性,壓延方向與彎曲線成90度,其彎曲性最好. c)加工精度 實(shí)例如下圖制品精度考量之彎曲工程制品精度考量之彎曲工程 8.1.2 依制品形狀彎曲部位

16、對策實(shí)例孔接近彎曲邊，孔孔接近彎曲邊，孔易變形易變形在彎曲部接近孔處沖逃口，再彎曲在接合角處在接合角處 沖逃口a取取0.51度上彎時自由側(cè)不會度上彎時自由側(cè)不會幹?jǐn)_工件幹?jǐn)_工件先將彎曲線外之周邊沖去斜邊與彎曲線夾角斜邊與彎曲線夾角小於小於60 度時，設(shè)度時，設(shè)計有高計有高h(yuǎn) 的直線部的直線部h 2t +R沖切時考慮使毛邊沖切時考慮使毛邊留在彎曲的內(nèi)角側(cè)留在彎曲的內(nèi)角側(cè)彎曲部鼓起彎曲部鼓起彎曲側(cè)局部沖切彎曲側(cè)局部沖切防止回彈防止回彈A=3tB=0.10.5t8.2.1 彎曲制程之檢討 1.尺寸精度 2.加工限制(回彈現(xiàn)象的克服) 3.胚料展開 胚料展開計算8.2.2彎曲工程與材料壓延方向8.3

17、圓角半徑與模具間隙1.沖頭圓角半徑a.當(dāng)Rp小時彎曲部位之板厚減少程度較大,彎曲強(qiáng)度差,易裂b.彎曲時毛邊在彎曲內(nèi)角側(cè)較佳,在外側(cè)易因承受拉應(yīng)力而發(fā)生裂痕c.Rp大時彎曲部位之板厚減少程度較小,回彈角度大 2.沖頭斷面寬度對制品影響 3.母模圓角半徑 4.模具重合深度 a.重合深度深,回彈 角度小 b.重合深度一般取5-6t以上 c.制品彎曲線長的彎曲加工,其重合深度宜加長. U形彎曲密合深度形彎曲密合深度 母模斜角母模斜角 母模圓角母模圓角8.4 沖頭斷面寬度對制品形狀的影響8.5 回彈現(xiàn)象彎曲加工使平板產(chǎn)生力矩作用而成形,平板內(nèi)外分別承受壓縮應(yīng)力及拉伸應(yīng)力當(dāng)其超過材料的降伏強(qiáng)度則產(chǎn)生永久的

18、彎曲變形.當(dāng)此力矩消失后.平板在彎曲處之材料會因內(nèi)應(yīng)力之故而發(fā)生回彈而造成稍微的變形,此稱為回彈現(xiàn)象.回彈將造成彎曲角度之減少,而且使彎曲曲率變大.板厚增大,回彈角度減小.最小彎曲半經(jīng)(Rmin) Rmin為制品彎曲部分在一次彎曲加工下不會發(fā)生破裂之彎曲半經(jīng).影響Rmin的因素有: a.板材厚度(t) 一般情況下Rmin不宜小於板材厚度(t) b.材料寬度 材料寬度越寬, Rmin越大. c. 材料端面的狀態(tài)。 沖切面有模輥、剪斷面、破斷面及毛頭四個部分，如果破斷面是在彎曲外側(cè)，則易導(dǎo)致彎曲破裂，此時 Rmin值應(yīng)增大。 d.材料性質(zhì)。 e.材料壓延方向。 材 料狀態(tài)Rmin/t與壓延方向垂直與壓延方向垂直黃 銅軟00 0.5黃 銅硬1 210 12磷 青 銅硬1 210 13洋銀（Ni、C、Z合金）硬1.5 25 6Monel Metal(Ni Cu合金）硬1.56 78.6 頂出壓料設(shè)計 U形彎曲加工件兩邊之彎曲角度一般上是相同的.其沖壓彎曲設(shè)計以采取兩邊同時彎曲之方式居多,利用頂出塊將制品頂出. 假若頂出塊的頂出彈力不足時,制品在彎曲成形時會造成圖1所示的彈性變形,當(dāng)制品頂出后會造成圖2所示的彎曲部回彈及底部彈性變形的回復(fù),使回彈總量增大,頂出彈力強(qiáng)另可減少底部彈性變形之回彈,便底部會發(fā)生撓曲現(xiàn)象.彎曲部的回彈量修正,一般是采用過