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1、五金(wjn)產品和模具設計1:沖壓的基本概念2：沖床和模具(mj)結構3：產品設計的標准4：常用(chnyn)的金屬材料第一页，共39页。沖壓的基本概念一：何為冷沖壓.二板料的冷沖壓機械性能(xngnng)指標(一).屈服极限:材料在拉伸變形中開始產生變形的應力.強度极限:材料在拉伸變形中破壞時的應力.(二).總延伸率與均勻延伸率:總延伸率是在拉伸試驗中試樣破壞時的延伸率.(又稱延伸率).均勻延伸率是在拉伸試驗中開始產生局部集中變形(剛開始出現細時)時的延伸率.(三).屈強比:是材料的屈服极限與強度极限的比值.屈強比小,對沖壓成形(chnxn)有利.物理性能的各向異性.例板材在彎曲時.第二页
2、，共39页。模具闭合高度模具闭合高度是指模具处在最低点的工作位置时，上模座的上表面到下模座的下表面之间的距离。即为模具各块模板厚度之和。压力机闭合高度：是指压力机滑块在下死点时，滑块底面到压力机工作台面上平面的距离。由于多数压力机滑块高度可上下调节，当压力机连杆调至最短时的闭合高度称为压力机最大闭合高度Hmax,而当压力机连杆调至最长时的闭合高度称为最小闭合高度Hmin。为了保证模具能装在压力机上工作，模具闭合高度必须(bx)小于压力机闭合高度。最好H位于Hmin和Hmax之间，一般应满足Hmin+10HHmax-5三：模具闭合(bh)高度和壓力機的閉合高度第三页，共39页。四：冷沖壓成形(c
3、hnxn)后板材的斷面組成1.塌角:這是沖壓開始以后凸凹模相互擠壓造成2.光面:這是沖壓時刃口附近的板材(bnci)被拉入刃口擠壓造成,呈光亮狀.3.毛面:呈灰暗狀,空氣下容易生鏽,是凸凹模擠壓并剪切板材(bnci)時造成.4.毛邊:這是沖壓最后階段板材(bnci)即將斷裂時形成第四页，共39页。1).冲裁过程冲裁过程.冲裁过程可分三个阶段冲裁过程可分三个阶段.(a).弹性弹性(tnxng)变形阶段变形阶段 (b).塑性变形阶段塑性变形阶段 (c).断裂阶断裂阶段段 第五页，共39页。2).切断面切断面可分为四个部分:a).塌角b).光亮(unlin)带c).剪裂带d).毛刺第六页，共39页。
4、五：冷沖壓成形五：冷沖壓成形(chn xn)中常用工藝中常用工藝1.冲裁:包括落料和冲孔两个工序。1）落料：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件(gngjin)，其余部分为废料，设计时尺寸以模仁为准，间隙取在冲子上；2）冲孔：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取在模仁上。2.剪切:用模具切断板材,切段线不封闭.3.切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.4.切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉。5.剖切：将半成品切开成两个或几个工件(gngjin)，常用于成双冲压。切口(qiku)切边剖切第七页，共39页。冷沖壓成形冷沖壓成形(chn x
5、n)中常用工藝中常用工藝6.弯曲：用模具(mj)使材料弯曲成一定形状（V型/U型/Z型弯曲）。7.卷圆：将板料端部卷圆。8.扭曲：将平板的一部分相对于一部分扭转一个角度。弯曲(wnq)卷圆扭曲9.拉深：将板料压制成空心工件，壁厚基本不变。10.变薄拉深：用减小直径与壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。11.孔的翻边：将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘。拉深变薄拉深孔的翻边第八页，共39页。冷沖壓成形中常冷沖壓成形中常(zhngchng)用工藝用工藝12.外缘翻边：将工件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立(shl)边缘。13.整形：把形状不太准确的工件校正成形。1
6、4.校平：将毛坯或工件不平(bpng)的面或弯曲予以压平。起伏整形校平15.压印：改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹。压印16.鉚鉚 合合:即對原本不連接的部分加以機械力使其連接在一起第九页，共39页。六：六：冷沖壓成形冷沖壓成形(chn xn)中常出現中常出現問題問題:第十页，共39页。二.模具(mj)結構知識.第十一页，共39页。：模具(mj)的分類:1)單模：壓力機一次行程只能完成一道工序的模上 2)復合模：壓力機一次行程中，在同一工位上完成(wn chng)兩道或更多工序的模3)連續模：具有兩個或更多工位，材料(cilio)隨壓力機行程逐次送進一工位，從而使工件逐步成形的模具第十二页
7、，共39页。三类三类(sn li)模具的优缺点比较：模具的优缺点比较：工序模复合模级进模结构简单较复杂复杂成本、周期小、短小、短高、长制造精度低较高高材料利用率高高低生产效率低低高维修不方便不方便方便产品精度高高低品质低低高安全性不安全不安全安全自动化易于自动化冲床性能要求低低高应用小批量生产大、中型零件的冲压试制大批量生产内外形精度要求高大批量生产中、小零件冲压第十三页，共39页。沖壓模板(mbn)的組成冷冲模一般有八块模板(mbn)组成:上模座(TP)、上垫板(TBP)、冲头固定板(PP)、剥料背板(SBP)、剥料板(SP)、模仁固定板(DP)、下模垫板(DBP)、下模座(DS)。第十四页
8、，共39页。沖壓模具沖壓模具沖壓模具沖壓模具(mj)(mj)結構簡介結構簡介結構簡介結構簡介 1.1.上模座上模座上模座上模座 2.2.墊板墊板墊板墊板 3.3.沖頭固定板（夾板）沖頭固定板（夾板）沖頭固定板（夾板）沖頭固定板（夾板）4.4.剝料板均力背板（止擋板）剝料板均力背板（止擋板）剝料板均力背板（止擋板）剝料板均力背板（止擋板）5.5.剝料板剝料板剝料板剝料板 （脫料板）（脫料板）（脫料板）（脫料板）6.6.下下下下模板模板模板模板 7.7.下模均力背板下模均力背板下模均力背板下模均力背板 8.8.副導柱副導柱副導柱副導柱 9.9.副導柱用套筒副導柱用套筒副導柱用套筒副導柱用套筒 10
9、.10.先導桿先導桿先導桿先導桿 11.11.沖頭沖頭沖頭沖頭 12.12.副導柱用套筒副導柱用套筒副導柱用套筒副導柱用套筒 13.13.鑲塊式模仁鑲塊式模仁鑲塊式模仁鑲塊式模仁4.4.剝料板螺栓剝料板螺栓剝料板螺栓剝料板螺栓 15.15.彈簧彈簧彈簧彈簧 16.16.剝料板襯套剝料板襯套剝料板襯套剝料板襯套 17.17.定位定位定位定位(dngwi)(dngwi)浮昇銷浮昇銷浮昇銷浮昇銷 18.18.材料材料材料材料 111(111(備註備註備註備註:零件號碼零件號碼零件號碼零件號碼 2,4,7 2,4,7 有有有有時僅部份使用或全不使用時僅部份使用或全不使用時僅部份使用或全不使用時僅部份使
10、用或全不使用)第十五页，共39页。第十六页，共39页。第十七页，共39页。第十八页，共39页。第十九页，共39页。第二十页，共39页。导向导向(do xin)零件零件精确的导向是保证模具正常(zhngchng)生产的前提条件，为了提高连续模工作的精度和稳定性又常设计成双重导向：主导向和副导向。常见的导向零件有滑动导向和滚动导向两种。一滑动导向和滚动导向的区别：滑动导向滚动导向组成导柱、导套导柱、导套、衬套、滚珠等配合关系间隙配合过盈配合精度低高可工作速度低高寿命短长承受侧向力强弱第二十一页，共39页。連續模具(mj)的料帶第二十二页，共39页。工序(gngx)設計的一般原則第二十三页，共39页
11、。機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(1/6)(1/6)1.沖剪孔與外形沖剪孔與外形(wi xn)時成品之臨界尺寸時成品之臨界尺寸:第二十四页，共39页。2.彎曲加工之最小邊高尺寸彎曲加工之最小邊高尺寸(軟鋼板之基準軟鋼板之基準):t之範圍之範圍 S0 之最小值之最小值 t之範圍之範圍 S0 之最小值之最小值 0.8mm以下以下(yxi)2t 0.8mm以下以下(yxi)2t 0.81.6mm 1.6t 0.81.6mm 1.6t 1.6mm以上以上 1.3t 1.6mm以上以上 1.3t 機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(2/6)(2/6)第二十五页，共39页。
12、以下(yxi),1/4H以下(yxi)之板材 Sd之最小值 L之範圍 SL之最小值 r+2t 2550mm 或 2mm r+3t S0之最小值 r+t 或 2t機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(3/6)(3/6)第二十六页，共39页。機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(4/6)(4/6)第二十七页，共39页。機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(5/6)(5/6)第二十八页，共39页。機構設計實務機構設計實務機構設計實務機構設計實務(6/6)(6/6)第二十九页，共39页。沙拉成形(chnxn)第一种方法(fngf)(產品外觀好，精度高，穩定。但多工程
13、)沙拉孔的分類沙拉孔根據產品的要求不同一般有深和淺兩種類別。如圖一所示沙拉是產品互相鉚接時采用淺沙拉孔成形圖二所示沙拉用于鉚拉釘之用采用深沙拉成形。在設計過程中依據如圖所示加以區分沙拉形式對其采用不同的成形方法(fngf)。對于沙拉孔的成形一般分為三個步驟第一步沖底孔第二步打沙拉孔第三步沖沙拉過孔。由于沙拉的形式有兩種對于其成形過程有特殊(tsh)的要求據本內容詳見下列敘述。第一步沖底孔如圖三所示在第一步沖底孔沖頭直徑=D-0.4mm.第三十页，共39页。第二步打沙拉孔如圖四和圖五所示第三十一页，共39页。第三步沖沙拉過孔如圖六和圖七所示在沖沙拉過孔時淺沙拉孔和深沙拉孔成形(chnxn)時取值
14、是不一樣的。(下模部分應優先考慮入子）1：深沙拉孔沖沙拉過孔時沖裁間隙(單邊)固定(gdng)取0.02沖頭直徑=D.2：淺沙拉孔沖沙拉過孔時;沖裁間隙(單邊)固定(gdng)取0.02沖頭直徑=D.第二种方法(節省工程，孔徑尺寸可保証。但擠斜面(ximin)時，衝頭受力大，上墊板易打下沉)1當工程排布緊時，可采用先擠凸打沙拉斜面(ximin)，后沖沙拉孔。第一步擠凸打沙拉斜面(ximin)，如圖八和圖九所示第三十二页，共39页。第二步沖沙拉過孔如圖十和圖十一所示在沖沙拉過孔時淺沙拉孔和深沙拉孔成形時取值是不一樣的。(下模部分(bfen)應優先考慮做入子)3：深沙拉孔沖沙拉過孔時沖裁間隙(單邊
15、)固定取0.02沖頭直徑=D.4：淺沙拉孔沖沙拉過孔時;沖裁間隙(單邊)固定取0.02沖頭直徑=D.第三十三页，共39页。第三种方法(節省工程。但擠斜面(ximin)時易起毛剌，沙拉孔不精确)1當工程排列緊張時，可采用預沖大孔(比原沙拉孔正值大30%)，後打沙拉。第一步沖底孔如圖十二所示沖頭直徑=(D+30%D)mm.第三十四页，共39页。第二步打沙拉。如圖十三、圖十四所示:第三十五页，共39页。沖壓材料沖壓材料沖壓材料沖壓材料(cilio)(cilio)的認識的認識的認識的認識 (1/6)(1/6)1.SPCC(冷軋鋼板)：冷軋鋼品是以酸洗後的熱軋鋼捲，於冷軋工場常溫軋延至0.303.20m
16、m後，經電解清洗、退火及調質等過程製造而成。冷軋鋼品因厚度薄、尺寸精確、表面粗糙度分級多，容易塗漆及電鍍、且機械性質及加工性良好，易於衝壓製成各種產品，故用途非常廣泛，舉凡汽車車體、電子零件、家電用品、鋼製傢俱、容器等，均需大量使用冷軋鋼品做為加工材料。該產品依用途別可區分為下列三類：1.一般品質：SPCC,適用於加工程度較低的產品，例如供作彎曲、淺度衝壓成型及焊接等加工之零組件。2.衝壓品質：SPCD,具較佳加工成型性，適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成型之零組件。3.深衝品質：SPCE,具有(jyu)更佳的加工成型性，適用於衝壓品質無法勝任，須高度成型或具時效性要求的特殊零組件加工。因表
17、面須電鍍，因環保問題，現今電腦業界已較少人使用。參考價格:16NT$/Kg-0.6T.2.SECC(鍍鋅鋼板)：電鍍鋅鋼捲底材為一般的冷軋鋼捲，在連續電鍍鋅產線經過脫脂、酸洗、電鍍及各種後處理之製程後，即成為電鍍鋅產品，此產品特性不但具有(jyu)一般冷軋鋼片的機械性質及近似的加工性，且具有(jyu)優越的耐蝕性及裝飾性外觀；在電子產品、家電及傢具的市場上具有(jyu)很大的競爭性及取代性。該產品依用途別可區分為下列三類：1.一般品質：SECC,適用於加工程度較低的產品例如供作彎曲、淺度衝壓成型及焊接等加工之零組件。2.衝壓品質：SECD,具較佳加工成型性，適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成
18、型之零組件。3.深衝品質：SECE(N),具有(jyu)更佳的加工成型性，適用於衝壓品質無法勝任，須高度成型或具時效性要求的特殊零組件加工。4.近來大量用在通訊、PC產品，取代SPCC，唯一缺點，切斷面及折痕容易生銹。第三十六页，共39页。沖壓材料沖壓材料沖壓材料沖壓材料(cilio)(cilio)的認識的認識的認識的認識 (2/6)(2/6)3.SPTE(馬口鐵馬口鐵)：是一種超薄冷軋的低碳鋼片，主要用途是供應製罐業所使用的鍍錫、鍍鉻鐵皮的原板。導：是一種超薄冷軋的低碳鋼片，主要用途是供應製罐業所使用的鍍錫、鍍鉻鐵皮的原板。導電性強，外觀佳，因成本電性強，外觀佳，因成本(chngbn)考量有
19、些來取代考量有些來取代SUS，非磁性材料，但沖壓加工次數越多，磁性越強。，非磁性材料，但沖壓加工次數越多，磁性越強。在在Notebook上常用於上常用於EMI shielding pan,非需高強度結構之非需高強度結構之bracket,plate.該產品依用途別可區分為下列三類：該產品依用途別可區分為下列三類：一次軋延一次軋延:T1 T5 材質，材質，T1軟軟T5硬硬 二次軋延二次軋延:DR8DR10 材質，材質，DR8軟軟DR10硬硬 表面處理表面處理/符號符號 區分區分 特徵特徵 B 光面處理光面處理 在具有細紋光滑表面之底片上，將錫層施以熔融之光澤表面。在具有細紋光滑表面之底片上，將錫層
20、施以熔融之光澤表面。R 粗面處理粗面處理 在具有一定方向的磨刀石紋表面之底片上，將錫層施以熔融處理之光澤表面。在具有一定方向的磨刀石紋表面之底片上，將錫層施以熔融處理之光澤表面。S 銀面處理銀面處理 在具有較粗霧狀無光澤表面之底片上，將錫層施以熔融處理之光澤表面。在具有較粗霧狀無光澤表面之底片上，將錫層施以熔融處理之光澤表面。M 鈍面處理鈍面處理 通常在無光澤表面之底片上錫後，不經熔融處理之光澤表面。通常在無光澤表面之底片上錫後，不經熔融處理之光澤表面。4.磷青銅片磷青銅片(PBS)PHOSPHOR BRONZE SPRING：磷青銅係由青銅磷青銅係由青銅(銅錫合金銅錫合金)添加脫氧劑，磷添加
21、脫氧劑，磷(P)含量含量0.030.35%及其它微量元素如及其它微量元素如Fe、Zn等組成等組成 。延展性、耐疲勞性均佳，可用於電氣及機械材料，且耐蝕性，材料可靠度高於一般銅合金製品。延展性、耐疲勞性均佳，可用於電氣及機械材料，且耐蝕性，材料可靠度高於一般銅合金製品 ，以連續熔解鑄造，以連續熔解鑄造(板片、銅卷板片、銅卷)方式製成，具高度之材質均勻性。導電性佳、彈性高、富耐磨耗方式製成，具高度之材質均勻性。導電性佳、彈性高、富耐磨耗 ；是電氣開關、端子等應用之彈片及導電材料，但沒有不銹鋼之強度。外觀須電鍍。故目前在；是電氣開關、端子等應用之彈片及導電材料，但沒有不銹鋼之強度。外觀須電鍍。故目前
22、在 Notebook 用於用於EMI之需求之需求.參考價格參考價格:195NT$/Kg-0.1T.C5111：錫含量，強度佳，耐蝕性好，加工性優良，可用於高性能電氣用精密材料。錫含量，強度佳，耐蝕性好，加工性優良，可用於高性能電氣用精密材料。C5102：錫含量，強度佳，耐蝕性好，加工性優良，可用於高性能電氣用精密材料。錫含量，強度佳，耐蝕性好，加工性優良，可用於高性能電氣用精密材料。C5191：錫含量錫含量6%，電機材料，接著端子，電機材料，接著端子，IC元件等均可使用，高強硬度特質。元件等均可使用，高強硬度特質。C5212：錫含量錫含量8%，有良好的強度特性，用於電氣材料。，有良好的強度特性
23、，用於電氣材料。C5210：錫含量錫含量8%，耐疲勞及彈性特性佳，最適用於高性能電子連接，耐疲勞及彈性特性佳，最適用於高性能電子連接 第三十七页，共39页。6.SUS304(不銹鋼)：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0.4T1.0T之間。故目前在Notebook常被廣泛運用在需結構強度之Bracket,運用上必須指定級數,以期達到設計之需求.一般(ybn)最好取3/4H為宜.若是須引伸抽型,若運用於LCDbracket,一般(ybn)最好取1/2H為宜.參考價格:98
24、NT$/Kg-0.5T,130NT$/Kg-0.3T,195NT$/Kg-0.2T.6.S|US301(不銹鋼)：Cr(鉻)成分比SUS304低，耐蝕性較差，但冷間加工能得到非常高度的拉加及硬度，其特性用途廣大，因彈性佳，故目前在Notebook常被廣泛運用在防EMI上，做彈性接觸部份，但常用厚度在0.4T0.07T之間。運用上必須指定級數,以期達到設計之需求(例如彈力,強度).並須注意301材料有金屬結晶性方向性,越高級數者越是硬且脆,若成型上不注意,易造成隅角及側壁裂紋.參考價格:142NT$/Kg-0.5T,183NT$/Kg-0.3T,180NT$/Kg-0.2T.285NT$/Kg-
25、0.1T.SUS301與SUS304材質硬度比較SUS301H材質硬度硬度硬度硬度SUS301HHV48020SUS304HHV38020SUS430HV200SUS3013/4HHV38020SUS3043/4HHV30020SUS3011/2HHV30020SUS3041/2HHV26020SUS304HV20020材質性能SUS301:適合用彈性用途,含碳量高,硬度高,不易彈性疲乏.延展性不好,不易抽伸.SUS304:不適合用彈性用途,含碳量低硬度低(軟).SUS430:材料含雜質較多(不純),導致硬度不穩定.沖壓材料沖壓材料沖壓材料沖壓材料(cilio)(cilio)的認識的認識的認識
26、的認識 (3/6)(3/6)第三十八页，共39页。備註:1.若兩著硬度接近 如(SUS 301 3/4H跟SUS 304 H)雖然硬度相同,但是用在彈性的產品上 SUS 304 H 較易產生彈性疲乏.2.材料厚度影響硬度公差(越厚公差越大).7.AL1050(鋁合金)：材料含鋁較純，材質輕，散熱好，材質不易加工，強度相對比較低，具有優良之成形性、熔接(rn ji)性、耐蝕性。故目前在Notebook上常用於散熱片等不須重負荷處.參考價格:9295NT$/Kg-0.5T.型號 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al AL1100(Si+Fe)0.95 0.05-0.2 0.05 -
27、0.10 -99.0min 8.AL5052(鋁合金)：散熱好、材料較硬、強度強，成形性、熔接(rn ji)性、耐蝕性良好,但材質不易加工。目前廣泛用於筆記型電腦代替馬口鐵,取其質輕散熱性佳且強度較一般鋁材料為佳.可設計運用於Shielding plate,I/O bracket,Module drive 之 bracket.參考價格:96NT$/Kg-0.5T.型號 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al A5052 0.25 0.40 0.10 0.10 2.2-2.8 0.15-0.35 0.10 -其餘 沖壓材料沖壓材料沖壓材料沖壓材料(cilio)(cilio)的認識的認識的認識的認識 (4/6)(4/6)第三十九页，共39页。