冲压模具设计基本知识.ppt

沖壓模具設計,沖壓開發,1沖壓件材料,1.1冷軋鋼板是目前工業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,1.2不銹鋼鋼板一般指含Cr量達11以上之高合金鋼，其主要特徵是耐腐蝕性及耐熱性優越，具有不銹性輿表面光輝性.不銹鋼具有下列特性：（1）硬度及抗拉強度高於軟鋼板之2倍（2）熱傳導性不佳，熱膨脹系數大（3）深引伸加工會產生時效割裂（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,分類有方向性電磁鋼板與無方向性電磁鋼板.特征:a.磁束密度及透磁率b.鐵損c.磁應變d.機械特性,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.熱傳導性優,導電性佳b.具有非磁性功能c.彈簧性良好,(如鈹銅,磷青銅,銀鎳銅)d.低溫不產生脆化現象e.耐蝕性優良f.色調亮麗,容易鍍錫,1.4.1銅及銅合金(伸銅材)之種類,1.4.2銅及銅合金之物理性質,2.加工法與精度關系表,3.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).復合模指兩個以上單工程同時加工之組合模具(3).連續模,4.連續沖壓模具之特點,(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).指定毛頭方向之制品有時不適合采連續模具加工.,5.沖壓模具元件,（5.1）模板沖壓模具各模板的設計依模具構造不同，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系.沖頭背板功用在於當沖頭施力於材料時會產生反作用力,而此力若直接施於上模座則可能會產生局部凹陷現象,為避免此一現象,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系.緊密地導引著細小沖頭以防止其被拆斷.脫料板種類依其壓著被加工材料之狀態.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,特點是:1.模具構造較簡易,模具構成件較少,制件上較容易.2.沖切加工時因被加工材料末被直接壓著,故沖切細小孔槽用之沖頭剛性低,易產生破損.3.模板完全被固定脫料板覆蓋,故沖頭之維護作業較困難.,5.1.2,-可動式脫料板,1.模具構造較復雜,模具構成件較多,制造較困難.2.作為細小沖頭之導引裝置,增加沖頭的剛性及信賴性.3.材料被壓著力有所限制,必須籍用其他導料裝置來避免製品變形等不良現象.4.沖壓加工時,可動式脫料板會產生碰撞聲,造成噪音問題.,5.1.2,-半固定式脫料板,半固定式脫料板是在母模側附有可動式脫料板,其使用場合較少,特點如下: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作用,可兼作升料之用.3.因已有引導作用,故不需或很少設計沖頭導引.,5.1.2,5.1.3母模板與背板,單體沖模母模板厚度之基准值H計算公式=H03PKPK=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母模受力時直接施於下模座而產生凹陷現象.,（5.2）導柱,導柱之引導方式有平面式、滾柱式、滾珠式三種.滾珠式引導特點：滑動配合，合模滑順轉回點接觸，高速運轉時導柱導套間不會發熱膨脹側方向抵抗力弱。,5.3導料針,導料銷之主要功能是矯正被加工材料之送料方向位置，以彌補送料裝置（feeder)之精度限制。導料銷的形式：炮彈形（較常使用，市售標準件以此種形式居多。炮彈形部分之R角標準為R10,較小直經之R角為直經的23倍。）圓錐形導料銷前端直線部突出剝板面距離有所限制，一般為0.3t2t+R,沖切時考慮使毛邊留在彎曲的內角側,彎曲部鼓起,彎曲側局部沖切,防止回彈,A=3tB=0.10.5t,8.2.1彎曲制程之檢討,1.尺寸精度2.加工限制(回彈現象的克服)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圓角半徑與模具間隙,1.沖頭圓角半徑a.當Rp小時彎曲部位之板厚減少程度較大,彎曲強度差,易裂b.彎曲時毛邊在彎曲內角側較佳,在外側易因承受拉應力而發生裂痕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,母模斜角,母模圓角,8.4沖頭斷面寬度對制品形狀的影響,8.5回彈現象,彎曲加工使平板產生力矩作用而成形,平板內外分別承受壓縮應力及拉伸應力當其超過材料的降伏強度則產生永久的彎曲變形.當此力矩消失后.平板在彎曲處之材料會因內應力之故而發生回彈而造成稍微的變形,此稱為回彈現象.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(Rmin),Rmin為制品彎曲部分在一次彎曲加工下不會發生破裂之彎曲半經.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。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，則易導致彎曲破裂，此時Rmin值應增大。d.材料性質。e.材料壓延方向。,8.6頂出壓料設計,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,使回彈總量增大,頂出彈力強另可減少底部彈性變形之回彈,便底部會發生撓曲現象.彎曲部的回彈量修正,一般是采用過彎或局部壓縮方式解決之.,若U形件底部不能有撓曲現象產生時,我們可以采用底壓之方式造成材料局部之過量變形.圖3為頂出塊兩邊采高於彎曲線回弧角的方式.如此可以減少彎曲部之回彈量.如圖4為頂出塊中央凸起之形式.使材料的彈性變形朝相反方向,亦即當制品頂出時彎曲部與底部之回彈現象將相互抵銷.,8.7過彎設計方式,過彎設計方式最常用於克服回彈特性,使彎曲角度被修正於所要求的公差內.最好能先預知材質的回彈量.1.利用料條之彈性變形2.利用模具間隙與母模逃角3.兩次彎曲法4.側彎法,8.8局部壓縮與矯正法,V形局部壓縮彎曲法圖1為外R側壓縮法,圖2為內R側強力壓縮法圖3利用內R沖頭角度大小於外R沖頭角度之關系施加強壓縮,此方法是V形局部壓縮彎曲最常見的方法.,8.9U形局部壓縮彎曲法,8.9.1U形局部壓縮彎曲法有在沖頭上設計突出部位強壓或避開彎曲部位強壓等兩種方式.圖1是以內R側沖頭突出部位壓縮彎曲線或附近處,此突出部的尺寸不宜大,否則會影響工件彎曲部位的強度,設計上也要朝容易加工方向著手.模具底部之強度要求較高.,圖2是在外