沖壓模具概念與材料概述

1、 沖沖 壓壓 模模 具具 概概 念念 一. 沖壓材料的認(rèn)識。 二. 沖壓模具材料的介紹。 三. 常用模具用語。 四. 各種沖壓模具結(jié)構(gòu)分類。 五. 沖壓設(shè)計應(yīng)注意事項。 六. 如何拆解工程數(shù)。 七. 問題與討論。 常常 用用 沖沖 壓壓 材材 料料 1.SPCC(冷冷軋軋鋼鋼板板) : 早期用在通訊產(chǎn)品, 表面須電鍍, 因環(huán)保問題, 現(xiàn)今較少人使用。 2.SPHC(熱熱軋軋鋼鋼板板) : 材料使用 1.5T 以上較多, 材質(zhì)不穩(wěn)定, 使用在非外觀件。 3.SECC(鍍鍍鋅鋅鋼鋼板板) : 近來大量用在通訊、PC 產(chǎn)品, 取代 SPCC, 唯一缺點, 切斷面及折痕容易生銹。 4.SPTE(馬馬口

2、口鐵鐵) : 導(dǎo)電性強, 外觀佳, 因成本考量有些來取代 SUS, 非磁性材料,但沖壓加工次數(shù)越多, 磁性越強。 5.AL1100(鋁鋁合合金金) : 材料含鋁較純, 材質(zhì)輕, 散熱好; 材質(zhì)不易加工。 6.AL5052(鋁鋁合合金金) : 散熱好、材料較硬、強度強, 但材質(zhì)不易加工。 7.SUS 304(不不銹銹鋼鋼) : 用途最多之不銹鋼種, 因含有 Ni 故比 Cr 鋼較富耐蝕性耐熱性, 且具低溫強度, 故機械特性非常好, 加工硬化性非常大, 加熱處理不硬化,非磁性, 強度佳, 較沒彈性, 常使用厚度0.4T - 1.0T 之間。 8.SUS 301(不不銹銹鋼鋼) : Cr(鉻)成分比

3、 SUS304 低, 耐蝕性較差, 但冷間加工能得到非常高度的拉力及硬度, 其特性用途廣大, 因彈性佳, 現(xiàn)被廣汎運用在防 EMI 上, 做接觸部份, 但常用厚度在 0.4T - 0.07T之間。 9.PBS(磷磷青青銅銅 PHOSPHOR BRONZE SPRING) : 導(dǎo)電性佳、彈性高、富耐磨耗; 是電氣開關(guān)、端子等應(yīng)用之彈片及導(dǎo)電材料, 但沒有不銹鋼之強度。 10.AL6063(鋁鋁擠擠型型) : 材質(zhì)較硬, 用來做散熱片。 11.BECU(鈹鈹銅銅 BERYLLIUM CU) : 持性與 PBS 相似, 但熱處理後, 可得更好的硬度與彈性, 用在多次擠壓、切換開關(guān)上, 外觀須電鍍,

4、但成本過高。 12.Tic grade / HRB70 / HRC36 Titanium 13.Mg ALLOY Magnesium (MG) 14.洋洋白白板板(銅銅鎳鎳合合金金) Nickel Silver Alloy 常常 用用 模模 具具 材材 料料 1. SS41(一般鐵板一般鐵板) : 因鐵板無法熱處理, 材料較軟, 使用於非切斷面刀口處, 如上模板、下模板等等。 2.S45C(中碳鋼中碳鋼): (1) 淬硬: 均勻加熱至 820 - 870 度, 在水中淬硬。 (2) 回火: 加熱至 550 - 650 度急冷卻。 (3) 硬度: HB201 - 269 度。 (4) 拉力: 7

5、0KG/MM 平方以上。 (5) 可熱處理, 但硬度較軟, 可到達 HRC38-42 度。 註: 含炭量減 0.05%時應(yīng)增加熱度 10 度。(即 S40C 830 - 880 度) 3.FC25(鑄鐵鑄鐵): (1) 原料經(jīng)低週波電爐熔解調(diào)整成份後, 進行連續(xù)鑄造, 故無一般翻砂件常見之縮孔、氣泡、夾砂等缺陷。 (2) 表面至中心組織均甚緻密, 故耐磨及耐油壓性極佳。 (3) 可做鹽浴軟氮化, 及油、水淬木等處理。 (4) 常用於壓鑄用模、玻璃模、塑膠模等用鋼。 4.YK30(碳素工具鋼碳素工具鋼): (1) 熱處理鋼板, 硬度可達 HRC50-55 度。 (2) 容昜加工, 兼具一般高碳鋼

6、之高硬度及耐磨性。 (3) 價格較低, 硬度中等, 常用於少量生產(chǎn)模具。 (4) 熱處理後變形較大, 材質(zhì)較不穩(wěn)定。 5.SKD11(合金工具鋼合金工具鋼): (1) 耐磨性大, 淬火性佳, 淬火變形少。 (2) 熱處理鋼板, 硬度可達 HRC58-62 度。 (3) 價格中等, 硬度高, 最常使用之鋼板。 (4) 常用於大量生產(chǎn)模具。 6.SKH(高速工具鋼高速工具鋼): (1) 耐磨性大, 材質(zhì)穩(wěn)定, 硬度極佳。 (2) 價格極高, 使用不普遍。 (3) 常使用於深抽引、硬度較高之切斷面刀口。 常常 用用 模模 具具 用用 語語 一. 1.沖床 . Press 2.氣壓沖床 . Pncum

7、atic 3.油壓機 . Oil hydraulic press 4.數(shù)位式轉(zhuǎn)塔衝壓機 . Numerical control turret Punch press 5.雙曲軸沖床 . Double crank press 二. 1.複式下料 . Compound Die 2.下料模 . Blanking Die 3.沖孔模 . Piercing Die / Punching 4.折彎模 . Bending Die 5.成型模 . Forming Die 6.連續(xù)模 . Progressive Die 7.鉚合模 . Staking Die 8.鉚釘模 . Riveting Die 9.引伸模

8、 . Drawing Die 10.整形模 . Sizing Die 11.Z成型模 . Offset Die 12.簡模 . Soft tooling 13.去毛邊模 . Deburring Die 複複 合合 模模 之之 構(gòu)構(gòu) 造造 1.模座。 2.上模均力墊板。 3.上模沖頭固定板。 4.上模。 5.剝料板。 6.下模沖頭固定板。 7.下模固定墊板。 8.下模沖頭(兼模之用)。 9.沖頭。 10.頂料板(knockout plate)。 11.頂料桿(knockout bar)。 12.剝料板用彈簧。 13.剝料板螺栓。 可動式剝料板模之構(gòu)造可動式剝料板模之構(gòu)造 1.模座。 2.上模均力

9、墊板。 3.沖頭固定板。 4.剝料板均力墊板。 5.剝料板。 6.模板。 7.下模均力墊板。 8.副導(dǎo)柱(sub-guide post)。 9.副導(dǎo)柱用套筒。 10.先導(dǎo)桿。 11.沖頭。 12.副導(dǎo)柱用套筒。 13.扣模件(die batton)。 14.剝料板螺栓。 15.彈簧。 16. 剝料板襯套。 (註:零件號碼 2、4、7 有時僅部分使用或不使用。) V 型型 彎彎 曲曲 模模 具具 之之 構(gòu)構(gòu) 造造 1.沖頭柄 。 2.沖頭固定板 。 3.沖頭 。 4.定位板W=5t8t(標(biāo)準(zhǔn))12t 。 5.沖模。 6.模座。 附有凸緣之附有凸緣之 U 型彎曲模具之構(gòu)造型彎曲模具之構(gòu)造 1.沖頭

10、柄。 2.模座。 3.沖頭固定板。 4.沖頭。 5.頂胚桿。 6.定位板。 7.緩衝墊。 8.沖模。 9.模座。 其它如導(dǎo)柱、套筒、合梢、螺栓。 U 型彎曲模具之構(gòu)造型彎曲模具之構(gòu)造 1.沖頭柄。 2.模座。 3.沖頭固定板。 4.沖頭。 5.剝料板。 6.定位板。 7.墊板。 8.沖模。 9.模座。 其它如導(dǎo)柱、套筒、合梢、螺栓。 模模具具設(shè)設(shè)計計規(guī)規(guī)劃劃及及設(shè)設(shè)計計檢檢核核 設(shè)計人員接到產(chǎn)品圖或樣品著手設(shè)計模具前應(yīng)規(guī)劃之項目如下: 1.找出圖面或樣品之重點尺寸及部位。 2.決定所需工程數(shù)。 3.決定模具型式及構(gòu)造路圖、模具配置圖。 4.成品胚料之佈置及胚料材質(zhì)尺寸之決定。 5.沖模所需工作

11、壓力計算。 6.確定生產(chǎn)機臺及生產(chǎn)方式。 7.決定模具外型尺寸(依模具標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選定)。 8.製品之送料及取出方式。 9.材料之定位方式, 及第一次沖壓定位法, 及進模定位法。 10.選擇適當(dāng)之模具材料, 表面處理及熱處理條件。 模模 具具 工工 程程 分分 析析 一.客戶的指定 1.產(chǎn)量的考慮。 2.單工程。 3.ROBOT 生產(chǎn)。 4.連續(xù)模。 二.廠內(nèi)的考量 1.機臺噸數(shù)。 2.生產(chǎn)線的安排。 3.人數(shù)的需求。 4.每一工程 Cycle Time 是否平均。 三.分析工程的原則 1. 先下料外形。 2. 沖內(nèi)孔。 3. 再折彎, 後成型。 4. 折彎是由外向內(nèi)折曲。 5. 同一方向可同時折

12、彎。 四.影響分析之原因 1. 孔與孔的間距是否太近(模具強度) 。 2. 孔離折彎邊是否太近(易造成拉料) 。 3. 沖壓的穩(wěn)定性(折單邊易產(chǎn)生拉力不均) 。 4. 脫料是否困難(沒空間放彈簧) 。 5. 如抽引會造成外形拉料(就需考慮先引伸再下外形) 。 沖剪孔與沖剪外形時製品之臨介尺寸沖剪孔與沖剪外形時製品之臨介尺寸 彎曲件胚件展開尺寸計算彎曲件胚件展開尺寸計算 概算法:以內(nèi)測半徑(彎曲半徑)為基準(zhǔn)。 公式:假定彎曲部分材料未變薄。 L = a + b + 2/ 360? ( R + t 0 ) L = 展開長度(mm) 。 = 查表。 展開長度之計算。 R / t 0 0.1 0.25

13、 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 0.32 0.35 0.38 0.42 0.455 0.47 0.475 計算例: 已知 : 90? 彎形, R / t 00 , a = b =20 ,R =10 , t 0 = 2 L = 20 + 20 + 2 90/360 ( 10 + 0.5 2 ) = 20 + 20 +1.57 ( 10 + 0.5 2 ) = 57.3 mm 彎形形式 R / t0 0.5 以下 0.2 0.51.5 0.3 V 彎形 1.53.0 0.33 35 0.4 5 以上 0.5 0.5 以下 0.250.3 0.51.5 0.33 U 彎形 1.55.0 0

14、.4 5 以上 0.5 沖沖模模固固定定螺螺栓栓之之尺尺寸寸距距離離之之最最小小值值與與最最大大值值 單位:mm D E H 固定螺栓 最小值 最大值 厚度 (參考) M5 15 50 10 18 M6 25 70 15 25 M8 40 90 22 32 M10 60 115 27 38 M12 60 150 35 以上 由由長長條條材材料料(材材料料板板)之之厚厚度度決決定定沖沖模模之之標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)厚厚度度 沖頭所能沖孔之最小孔徑之臨介值沖頭所能沖孔之最小孔徑之臨介值 P 與 t 之關(guān)係 板材之抗拉強度 z (kg/mm2) 相當(dāng)?shù)陌宀牧?t = 1.2mm 以下 t = 1.2 mm 以上

15、25 銅、鋁 P = 0.45 t P = 0.6 t 36 黃銅、青銅 P = 0.65 t P = 0.8 t 48 軟銅 P = 0.85 t P = 1.0 t 60 硬銅 P = 1.0 t P = 1.2 t 沖頭之材質(zhì)為 SK 材、SKS 材、SKD12 材時, 上表中 t 之係數(shù)各乘以 1.3、1.2、1.1, 依順次使用之。 重負(fù)荷之沖小孔沖頭 (P/t 之值小的沖孔) 之形狀, 例: 沖孔徑 : 0.4 1.5mm 沖孔徑 : 1.3 12mm (註) 此限界值以下沖頭能耐壓縮時, 也會因彎曲而折斷, 必須注意。 關(guān)於沖頭刃尖之壓縮有下列關(guān)係存在 sc 4 t / P 在此

16、sc :包括安全係數(shù)之沖頭材質(zhì)壓縮強 度 (kg/mm2) :板材料之剪斷抵抗值 (kg/mm2) 沖頭之材質(zhì)為模具鋼(SKD11)時, 將 sc = 180 kg/mm2 代入公式, 欲求 P 之值可依以下之計算公式。 P / 45 t 攻牙用孔凸緣成型時各部尺寸之標(biāo)準(zhǔn)攻牙用孔凸緣成型時各部尺寸之標(biāo)準(zhǔn) 螺絲之公稱尺寸 S 螺 距 板厚之區(qū)分 t 下徑孔 D 沖頭徑 di 沖?？讖?d0 M2.3 0.4 0. 8 1. 0 1.2 1.3 1.5 1.7 1.93 2.7 3.0 3.4 M2.6 0.45 0. 8 1. 0 2. 2 1.4 1.4 1.6 1.7 1.9 2.19 3.

17、0 3.2 3.5 3.9 M3 0.5 1.0 1.2 1.4 1.7 1.8 2.0 2.48 3.5 3.7 4.0 M3.5 0.6 1.2 1.4 1.6 2.0 2.2 2.4 2.94 4.1 4.4 4.8 M4 0.7 1.4 1.6 2.0 2.3 2.4 2.7 3.35 4.7 4.9 5.4 M5 0.8 2.0 3.1 4.30 6.4 M6 1.0 2.0 3.5 5.10 7.1 Burring 高度的控制、端面要平整之方法.外徑 9.5mm 以下 單位:mm 抗剪強度 Ksm 抗拉強度 Ob材 料 (kg/mm2) (kg/mm2)軟 質(zhì)硬 質(zhì)軟 質(zhì)硬 質(zhì)鉛2

18、 32.5 4錫3 44 5鋁7 1113 168 1217 22杜拉鋁22382648亞 鉛12201525鉛16 2225 3022 2830 40黃 銅22 3035 4028 3540 60青 銅32 4040 6040 5050 75白 銅28 3645 5535 4555 70銀1926 熱軋鋼板 (SPN18)26 以上28 以上 冷軋鋼板 (SPC13)26 以上28 以上 深抽製用鋼板30 3532 28 鋼造用鋼板 (SS34)27 3633 44 構(gòu)造用鋼板 (SS41)33 4241 52鋼0.1% C25323240鋼0.2% C32404050鋼0.3% C3648

19、4560鋼0.4% C45565672鋼0.6% C56727290矽 0.8% C729090110矽 1.0% C80105100130矽鋼板45565565 不銹 鋼鋼 板525666 70鎳2544 5057 63皮革0.6 0.8雲(yún)母 0.5 mm 厚8雲(yún)母 2.0 mm 厚5纖維 18樺材2U、L 型彎曲加工力之計算型彎曲加工力之計算 PA =C1/3bt P : 彎曲力 (kg) B : 材料之抗拉強度 (kg/mm2) C1 = 1.02.0 之範(fàn)圍 2L : 模肩寬度(mm) 通常若 rp 或 rd 之值小時 b :板寬 (彎曲線長度,mm) 應(yīng)選擇較大之值 t :板厚(mm

20、) PA = C2bB(0.4t)1.65 複複 合合 模模 之之 構(gòu)構(gòu) 造造 圖一為孔接近時沖頭之組合圖例, 圖(a)為多支接近沖頭設(shè)定, 其剪斷之順序, 加工時, 沖頭間之材料之對合可以減少。T 為加工材料之厚度, 以T1/41/2 之程度作為其差。 此外沖孔沖頭細者附徑差, 大者螺栓固定較為方便。圖(b)所示為沖細孔時沖頭具有徑差之組合。 圖二所示為沖孔沖頭之 6 種型式, 圖(a)為具有徑差, 圖(b)為沖頭之橫向螺栓。 定定 位位 銷銷 之之 使使 用用 方方 法法 (1) 若有定位銷說落之危險時, 可將下方逸出孔製成較定位銷直徑為小之 方式。 (2) 若以定位銷將淬火材互為固定時,

21、 多採用於另一淬火材中嵌入生鐵材 襯套後, 予以定位止動之方法。 (3) 若以定位銷固定厚板時, 為便於鉸孔工作, 應(yīng)設(shè)部份之?dāng)U孔。 (4) 若對定位銷之再現(xiàn)精度要求較高時, 應(yīng)採用斜銷。 (5) 若以定位銷固定 2 片以上之板材時, 應(yīng)使其可個別分解之設(shè)計製作定 位銷。 誤誤 進進 給給 之之 檢檢 出出 機機 構(gòu)構(gòu) 當(dāng)在上模內(nèi)裝設(shè)誤進給(miss feed)之檢出裝置時, 往往在檢出誤進給後, 再沖一次之情形很多, 所以不能說是完全的誤進給檢出方法。但若考慮自動話時, 必需裝設(shè)誤進給檢出裝置, 以防誤進給後繼續(xù)發(fā)生誤沖(miss punch), 且亦可避免沖模破損。 (1) 上圖為將先導(dǎo)桿

22、之上下運動藉凸輪觸動微動開關(guān)予以檢出者。 (2) 下圖則為目前以組件市售的誤進給檢出用開關(guān), 其構(gòu)造雖然簡單, 但因另一側(cè)為接地, 故必須備有專用之放大器。 沖沖 壓壓 問問 題題 與與 檢檢 討討 1. 脫料方式脫料方式: 1.頂料梢。 2.滑塊。 3.彈簧。 4.優(yōu)力膠。 5.刮板。 2.補強變形補強變形: 1.抽高再回壓。 2.剪帶抽。 3.將抽引拉料處沖孔。 3.跳屑跳屑: 1.沖頭磨異形。 2.下模刀口直壁加長。 3.母模板退磁。 4.做子母沖。 5.下模刀口加襯套。 4.毛邊毛邊: 1.壓毛邊。 2.調(diào)整沖剪間隙。 3.反折壓平。 4.被覆鎢。 5.SKD11(合合: (1) 耐磨

23、性大, 淬火性佳, 淬火變形少。 (2) 熱處理鋼板, 硬度可達 HRC58-62 度。 (3) 價格中等, 硬度高, 最常使用之鋼板。 (4) 常用於大量生產(chǎn)模具。 6.SKH(高速工具鋼高速工具鋼): (1) 耐磨性大, 材質(zhì)穩(wěn)定, 硬度極佳。 (2) 價格極高, 使用不普遍。 (3) 常使用於深抽引、硬度較高之切斷面刀口。 7.ASP: 使用於 (1) 需要切口韌性。 (2) 需要切口尖銳。 (3) 需要強韌性、高降伏強度。 (4) 需衝擊、低殘留沃斯田鐵, 廣泛使用在沖壓成形、冷段、擠 壓、高耐衝擊模具上。 8.TIC(鈦合金鈦合金): (1) 比量輕 (6.6) 。 (2) 具最高的

24、耐膠著性。 (3) 耐蝕性佳。 (4) 可熱處理到 HRC71 度。 (5) 因價格極高, 常用於航太工業(yè)、發(fā)電廠、化學(xué)工業(yè)等等。 9.WU（鎢鎢鋼鋼）: 材質(zhì)硬, 價格極高, 熱處理硬度可達 HRC70 - 75 度,缺點易碎。 折折 彎彎 模模 (滾滾 輪輪) Page:29 折折 彎彎 模模 (滑滑 塊塊) Page:29 連連 續(xù)續(xù) 模模 之之 構(gòu)構(gòu) 造造 設(shè)設(shè) 計計 圖”A” : 心模成型凸輪滑塊 以心模在必要之工程上應(yīng)用之方法, (a)為凸輪板、(b)為滑塊, 以心模定位用凸輪作滑行, (c)之平行板使心模之高度作修正, 以(d)之成形沖頭成型。為心模之鬆放時之板料。此種構(gòu)造各部份

25、之時間調(diào)整費時甚多。 圖”B” : 滑動沖頭之彎曲 (a) 為滑動沖頭、(b)為在模板上以沖頭之滑行, 利用於特殊情況下彎曲成型。 圖”C”、“D” : 凸輪滑塊沖頭之側(cè)面加工 自橫向起沖壓位置尺寸之精度求取時, 在連續(xù)加工中, 成型完了之下一工程設(shè)定之, 可增加零件側(cè)面加工位置之精度。圖”C”為凸輪滑塊, 圖”D”為滑塊之標(biāo)準(zhǔn)模式, 單加工模作用時可構(gòu)成有效之作業(yè)。 鉚鉚 釘釘 設(shè)設(shè) 計計 概概 論論 一般板金類常用的鉚合方式: 1. 嵌入式內(nèi)牙(STAND OFF): 外型分為: 適用範(fàn)圍: 一般平面工件, 且鉚釘四周有 3mm 以上之空間。 優(yōu)點: 一般通用, 容易鉚合。 缺點: 鉚釘四周需較大空間。 B 內(nèi)牙(G)外徑+單邊 0.05mm。(例: 內(nèi)牙 M2 , 則 B3.0mm) C = B+單邊 0.05mm。(例: B=5mm , 則 C=6mm) E = 材料板厚 t 之 1/2+0.05mm。(例: 板厚 0.5t , 則 C=0.5/2+0.05=0.3mm) F = 材料板厚 t 之 1/2。