五金模具设计原理.ppt

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1、大智五金工程部:萬學兵 五金沖模設計原理2021/9/251一模具概述及其發展發展模具概念2021/9/252模具發展歷程八十年代普通的机械加工设备钳工技能起決定性作用九十年代CAD/CAM技术及数控技术的应用模具可以制造出來21世紀网络技术、计算机应用等IT技术采用模具設計信息思維及CAD/CAM技术深化应用汽车覆盖件模具发展精密精密快速快速多元化多元化新材料新材料2021/9/253二模具設計原理設計原理2-1 工程分析原理工程分析原理2-2 結構設計原理結構設計原理2021/9/254設計原理工程分析思路 確定功能尺寸和質量重點管制尺寸確定功能尺寸和質量重點管制尺寸.分析產品結構分析產品

2、結構了解其用途及功能了解其用途及功能.根據公司實際情況制訂其制造流程根據公司實際情況制訂其制造流程根據以上分析召開開模檢討根據以上分析召開開模檢討制訂合理的開模方案并執行制訂合理的開模方案并執行2021/9/255工程分析 NoteBook NoteBook 結構結構Key part:LCD(12.1”,13.3”,14.1”15,17),CPU,HDD,CD-ROM/DVD-ROM/COMBO,FDD,Glide Pad,Battery,AC Adapter,SDRAM/DDR,Keyboard,FAX Modem,LAN,Antenna etc Metal:Thermal,hinge/hi

3、nge support,FDD bracket,HDD plate/shielding,CD-ROM bracket,G/P bracket,modem jack plate,I/O bracket,bottom plate etc.2021/9/256工程分析 2.1.1,2.1.1,沖壓金屬件成本分析沖壓金屬件成本分析2-1工程分析內容2.1.2,2.1.2,模具成本估價分析模具成本估價分析2.1.3,2.1.3,制程困難點及建議案的提出制程困難點及建議案的提出2.1.4,2.1.4,相關設備的選用相關設備的選用2.1.5,2.1.5,胚料利用率胚料利用率2.1.6,2.1.6,工序分析考

4、量原則工序分析考量原則2021/9/257工程分析 2.1.1,2.1.1,沖壓金屬件成本分析沖壓金屬件成本分析原材料費用+loss 3%沖壓工程二次加工配件作業不良(1%)營銷費用(1015%)*stamping cost利潤(5%)包裝費運輸費攻牙脫脂點焊鉚合拉釘烤漆印刷熱處理發線滾電平面度調整貼mylar 2021/9/258工程分析 2.1.2,2.1.2,模具成本估價分析模具成本估價分析2021/9/259工程分析 2.1.3,2.1.3,制程困難點及建議案的提出制程困難點及建議案的提出a.材質及毛邊方向;產品紋向b.最小沖裁邊距c.沖孔最小寬度確認2021/9/2510工程分析 2

5、.1.3,2.1.3,制程困難點及建議案的提出制程困難點及建議案的提出d.折彎容許最小高度確認e.彎曲部位至孔邊緣最小值確認2021/9/2511工程分析 2.1.3,2.1.3,制程困難點及建議案的提出制程困難點及建議案的提出f.彎曲內R角值確認g.包角成形最大允許高度確認:2021/9/2512工程分析 2.1.3,2.1.3,制程困難點及建議案的提出制程困難點及建議案的提出h.其它確認事項產品開模問題點例子講解2021/9/2513工程分析 2.1.4,2.1.4,相關設備的選用相關設備的選用沖床及輔助設備的選用 送料機的選用 安全檢知的選用 叉車的選用 夾模器的選用夾模器的選用沖床類型

6、的選用沖床類型的選用沖床大小的選用沖床大小的選用2021/9/2514工程分析 2.1.4.1,2.1.4.1,沖模壓力分配沖模壓力分配a.a.沖床公稱壓力是否足夠沖床公稱壓力是否足夠b.b.脫料力是否足夠及平衡脫料力是否足夠及平衡c.c.模具工藝力中心是否和沖訂壓力中心重合模具工藝力中心是否和沖訂壓力中心重合2021/9/2515工程分析 沖裁工藝力內容:2.1.4.2,2.1.4.2,沖裁工藝力計算沖裁工藝力計算沖裁力 卸料力 推件力 頂件力 F=1.3T*L*tF=1.3T*L*tF F卸卸=k*F k=0.020.08=k*F k=0.020.08F F推推=nk*F k=0.0250

7、.10=nk*F k=0.0250.10以下頂料彈性力量計算以下頂料彈性力量計算1.31.3間隙不均刃口磨損等修正系數間隙不均刃口磨損等修正系數T T為抗剪系數為抗剪系數L L為沖裁周長為沖裁周長材料厚度材料厚度 V形彎曲件的計算:F1=0.6 KB 2b/R+t U形彎曲件的計算:F1=0.7 KB 2/R+t 式中F1-自由彎曲力 B-彎曲件寬度(mm);t-彎曲件材料厚度(mm);R-彎曲內半徑(mm);b-材料抗拉強度(Mpa)K-安全因數,一般取k=0.3彎曲力 2021/9/2516胚料的利用率主要取決于排樣工作的合理性。胚料的利用率主要取決于排樣工作的合理性。K=na/A*100

8、%其可用其可用K值來表示值來表示:通常用沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比作為衡量排樣通常用沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比作為衡量排樣的經濟性與合理性的經濟性與合理性,一直稱為材料的利用率一直稱為材料的利用率 K-材料利用率 n-每一條料生產的工件數 a-每個工件的面積(m)A-每一條料的面積(m)2.1.5,2.1.5,胚料利用率胚料利用率工程分析 2021/9/2517工程分析 2.1.5.1,2.1.5.1,產品展開產品展開 不同的成形方法決定了不同的展開方法不同的成形方法決定了不同的展開方法.展品展開原則展品展開原則:展開修訂標准展開修訂標准:a.沖孔取公差上限的沖孔取公差

9、上限的70%。b.落料取公差的下限。落料取公差的下限。c.折彎高度公差、位置公差取中間值折彎高度公差、位置公差取中間值(便于調整便于調整)。d.彈片加高彈片加高0.2后進行展開設計后進行展開設計展開標准展開標准:直角展開e.產品尖角展開產品尖角展開薄材薄材0.2厚材厚材0.3(0.5)2021/9/2518工程分析 2.1.5.1,2.1.5.1,產品展開產品展開圓角展開Z折展開2021/9/2519工程分析 2.1.5.1,2.1.5.1,產品展開產品展開Z折展開2021/9/2520產品展開圖產品展開圖同一個工件,由于采用了不同的排樣方式,節料效果大不一樣.2.1.5.2,2.1.5.2,

10、胚料利用率排樣例胚料利用率排樣例工程分析 2021/9/2521排樣方式一排樣方式一-直排直排直排素材規格直排素材規格SPTE:0.15*281w*L915(P=86.5)SPTE:0.15*281w*L915(P=86.5)材料利用率材料利用率42.54%42.54%排樣方式一排樣方式一-斜排斜排斜排素材規格斜排素材規格SPTE:SPTE:0.15*249w*L915(P=81)0.15*249w*L915(P=81)48%48%材料利用率材料利用率排樣方式一排樣方式一-對頭直排對頭直排SPTE:0.15*280w*L915(P=135.7)SPTE:0.15*280w*L915(P=135

11、.7)對頭直排規格對頭直排規格56%56%材料利用率材料利用率排樣方式一排樣方式一-對頭斜排對頭斜排對頭斜排規格對頭斜排規格SPTE:0.15*191w*L915(P=146)SPTE:0.15*191w*L915(P=146)51%51%材料利用率材料利用率2.1.5.3,2.1.5.3,胚料利用率排樣例對比圖胚料利用率排樣例對比圖工程分析 2021/9/2522a.a.開模類型制訂開模類型制訂工程模工程模 連續模連續模ROBOTROBOT客戶的要求 2.1.6,2.1.6,工序分析考量原則工序分析考量原則工程分析 產量的考量 b.b.工程數的制訂工程數的制訂產品結構 產線安排 人數需求 每

12、工程Cycle Time是否平均 c.c.工程數分析原則工程數分析原則先下外形沖內孔再折彎成形折彎由外向內折曲同一方向折彎安排在同一工序折彎邊離孔太近先折彎后沖孔 抽凸會造成外形拉料，所以一般為先抽引再下外形折彎拉料可考慮補料折彎或產品對排形式產品尺寸較大或局部有拉料時可采用分段切邊需精確保証的尺寸在允許的情況下盡量放在后置工站加工2021/9/2523示例產品示例產品 模具工程分析實例講解BHR60_PA_141_LCD_BRK_LBHR60_PA_141_LCD_BRK_L此兩件為此兩件為141LCD141LCD左右支架左右支架屬包絡成形件屬包絡成形件模具成形時易拉料變形模具成形時易拉料變

13、形BHR60_PA_141_LCD_BRK_RBHR60_PA_141_LCD_BRK_R工程分析 2021/9/2524單件排樣單件排樣個料個料單件產品展開圖單件產品展開圖單件產品排樣圖單件產品排樣圖單件排樣素材規格單件排樣素材規格SUS304:0.8*216w*L1220(P=28.8)SUS304:0.8*216w*L1220(P=28.8)材料利用率材料利用率45.6%45.6%工程分析 模具工程分析實例講解2021/9/2525單件排樣單件排樣補料補料此件如果按產品展開排樣此件如果按產品展開排樣雖然節省材料雖然節省材料但模具成形困難。所以模具設計時單件但模具成形困難。所以模具設計時單

14、件SUS304:0.8*272w*L1220(P=57)SUS304:0.8*272w*L1220(P=57)單件補料排樣圖單件補料排樣圖考量方案為考量方案為-單邊補料單邊補料 單件排樣素材規格單件排樣素材規格材料利用率材料利用率21.1%21.1%模具工程分析實例講解2021/9/2526左右件共用排樣左右件共用排樣LCDLCD支架一般為左右兩支支架一般為左右兩支考慮拉料及左右共性考慮拉料及左右共性設計時制訂方案為左右共用設計時制訂方案為左右共用SUS304:0.8*280w*L1220(P=93.5)SUS304:0.8*280w*L1220(P=93.5)左右共出排樣圖左右共出排樣圖左右

15、共出產品展開圖左右共出產品展開圖 單件排樣素材規格單件排樣素材規格材料利用率材料利用率23.5%23.5%模具工程分析實例講解2021/9/2527LCD支架一出二排樣支架一出二排樣材料利用率與模具設計考量LCDLCD支架設計為一出二支架設計為一出二不僅可克服模具拉料不僅可克服模具拉料還可大大提高材料利用率還可大大提高材料利用率SUS304:0.8*269.5w*L1220(P=75)SUS304:0.8*269.5w*L1220(P=75)左右共出排樣圖左右共出排樣圖左右共出產品展開圖左右共出產品展開圖 單件排樣素材規格單件排樣素材規格材料利用率材料利用率31.5%31.5%2021/9/2

16、528設計原理2-2模具結構設計原理模架設計原理模架設計原理工作部分設計原理工作部分設計原理模具材料選用模具材料選用2021/9/2529設計原理 模架設計原理模架設計原理模架設計原理模架設計原理受力支撐平衡平行度垂直度精密導向便于安裝及掉屑2021/9/2530設計原理模座厚度模座厚度?模板平行度模板平行度?受力中心分配受力中心分配?2.1.1模架受力支撐平衡模架受力支撐平衡2.1.2 精密導向精密導向外導柱外導柱內導柱內導柱2021/9/25312.1.3 模架平行度模架平行度&垂直度垂直度 模模具具的的工工作作質質量量及及穩穩定定性性很很大大程程度度上上取取決決于于模模架架的的平平行行度

17、度及及垂垂直直度度當當產產品品在在350mm以以上上模模板板需需在在450mm以以上上時時沖沖材材料料為為t=0.15或或t=0.1及及以以下下厚厚度度材材料料模模具具模模板板間間的的平平行行度度需需保保証証在在0.005以以下下整整個個模模具具的的垂垂直直度度需需保保証証在在0.01以下。所以當模具較大時采用分板結構模具。以下。所以當模具較大時采用分板結構模具。下下模模板板 脫脫料料板板平平行行度度相相差差0.1后的裝配狀況后的裝配狀況 2021/9/25322.1.4 便于安裝及掉屑便于安裝及掉屑模柄模柄夾模器夾模器上下鎖板上下鎖板墊腳寬度墊腳寬度吊挂螺絲吊挂螺絲2021/9/2533設計

18、原理2.2.2,2.2.2,工作部份設計原理一工作部份設計原理一沖裁之圖例沖裁之圖例 剪切產品斷面特征剪切產品斷面特征 a-塌角帶塌角帶 b-剪切帶剪切帶 c-斷裂帶斷裂帶d-毛刺帶毛刺帶 落料落料沖孔沖孔2.2.1 沖孔原理沖孔原理 工作部份設計原理工作部份設計原理2021/9/2534精密沖裁之間隙影響精密沖裁之間隙影響 沖模切刃圓弧半徑之影響沖模切刃圓弧半徑之影響 有有效效剪剪斷斷面面(%)破破斷斷面面(%)a=3.2mm壓料力壓料力 a=3.2mm壓料力壓料力 4ton 0 5 10 15 20 間隙間隙(mm)10有有效效剪剪斷斷面面(%)破破斷斷面面(%)沖沖 模模 切切 刃刃 圓

19、圓 弧弧 半半 徑徑rd(mm)2.2.1.1 切刃條件切刃條件(間隙間隙 切刃圓弧半徑切刃圓弧半徑)精密沖裁的成功最大條件為零間隙。但實際上允許0.005左右之值此值必須在沖剪時保持輪廓全周均勻。切刃圓弧對沖裁面影響很大模具制成后只有改變圓弧半徑來消除破斷面切刃圓弧半徑隨試模隨加大但應較光制沖剪時之圓弧半徑之值為小。2021/9/25352.2.1.2 精密沖模模具結構精密沖模模具結構 精密小孔沖頭親套之用法精密小孔沖頭親套之用法 高高速速鋼鋼沖沖孔孔入入塊塊 2021/9/25362.2.1.3 精密沖模模具工作零件精密沖模模具工作零件 高精密合金工具鋼沖孔沖頭親套零件高精密合金工具鋼沖孔

20、沖頭親套零件 2021/9/2537設計原理2.2.2,2.2.2,工作部份設計原理二工作部份設計原理二2.2.2 折彎原理折彎原理 V折折 U折折 彎曲模設計要求彎曲模設計要求(1).毛坯放置在模具上應保証可靠的定位;(2).在彎曲過程中,應防止的滑動和偏移;(3).為了減少和消除彎曲后的回彈,在沖程結束時應使制件在模具中得到校正;(4).彎曲模的結構應考慮到制和維修中消除回彈的可能;(5).毛坯放到模具上和彎曲成形后從模具中取出應方便;2021/9/2538設計原理2.2.2,2.2.2,工作部份設計原理二工作部份設計原理二2.2.2.1 折彎工作部份尺寸確定折彎工作部份尺寸確定 折彎間隙

21、折彎間隙 彎曲有色金屬時,間隙值用下式計算Z/2=Tmin+nt 彎曲黑色金屬時,間隙值用下式計算Z/2=t(1+n)a.凸模圓角半徑 模具圓角模具圓角 凸模圓角半徑等於或略小於工件內側的圓角半徑 b.凹模圓角半徑 R凹=(26)t 2021/9/2539設計原理2.2.2,2.2.2,工作部份設計原理二工作部份設計原理二2.2.2.2 折彎工作設計其它考量點折彎工作設計其它考量點 彎曲件的縴維方向彎曲件的縴維方向 彎曲件的沖裁毛刺與彎曲方彎曲件的沖裁毛刺與彎曲方向向 彎曲的最小彎曲半徑彎曲的最小彎曲半徑 彎曲件的最小彎曲高度彎曲件的最小彎曲高度(H=2.5H=2.5)彎曲件的孔與彎曲處的最小

22、距離彎曲件的孔與彎曲處的最小距離 2021/9/2540設計原理2.2.2,2.2.2,工作部份設計原理二工作部份設計原理二2.2.2.3 折彎工作折彎工作彎曲的變形分析彎曲的變形分析 彎曲過程彎曲的變形特點彎曲的變形特點 2021/9/2541設計原理2.2.3,2.2.3,工作部份設計原理三工作部份設計原理三脫料設計原理脫料的三種方式脫料的三種方式:脫脫(刮刮)板脫料板脫料 頂料銷脫料頂料銷脫料 滑塊脫料滑塊脫料 2021/9/2542設計原理2.2.4,2.2.4,工作部份設計原理四工作部份設計原理四定位設計原理1.定位銷(塊)材質用SK3或Cr12,投外加工時熱處理 HRc50;設變由

23、組立自行處時不需熱處理 2.後續工程必須使用前工程沖出的剪口做為精定位,並避開接刀處圓定位銷 3.盡量用固定式,情況許可下,盡量內外都要定位 4.用內孔定位時,優先選用順序:圓形-方形-異形 5.各工程須使用相同的基准邊或相同之內勾孔定位.2.2.4.1 定位設計原則定位設計原則:2021/9/2543設計原理2.2.4.2 定位銷定位銷(塊塊)選用分布設計原理選用分布設計原理1.圓形定位用於內孔定位（定位銷直經D=工件上的園孔直經減去0.04MM.）或用於粗定位 2.素材為片料的第一工程料片定位,使用固定式與活動式相結合的定位方式.注意:使用固定式定位的材料邊為產品尺寸形狀要求較高的邊,使用

24、活動式定位的材料邊為產品尺寸要求較低的邊.3.有內定位時外定位與產品料邊間隙0.1mm;無內定位時外定位與產品料邊間隙0.02mm 2021/9/2544 模具材料分類 一冷作模具鋼 二熱作模具鋼 三塑膠模具鋼 模具材料選模具材料選用用2021/9/2545鋼 和 鐵 的 分 別碳含量在0.06wt%以下者稱為純鐵.碳含量在0.06wt%至2.0wt%者稱為鋼.碳含量在2.0wt%以上者稱為鑄鐵.2021/9/2546鐵鐵-碳碳 平平 衡衡 變變 態態Ao :磁性有、無的變態.A2 :肥粒鐵+碳化鐵 波來鐵 的共析變態.A1 :肥粒鐵 的固溶飽和線.A3 :肥粒鐵 沃斯田鐵 的界限.Acm:沃斯田鐵 雪明碳鐵 的界限.鐵-碳平衡圖是將各種不同含碳量的鐵-碳合金在某一溫度下達成平衡(反應平衡)時的相呈現出來.2021/9/2547大智模具材料性能一覽表12021/9/2548大智模具材料性能一覽表22021/9/2549大智模具材料性能一覽表32021/9/2550THANK!2021/9/2551