工艺技术_金属冲压加工工艺简介

蘇州海闊業致精密五金有限公司 GREENPRODUCT 金屬沖壓生產工藝簡介 前言 當前金屬沖壓生產廣泛應用于各個產品領域 在各類產品零件中占有非常重要的地位 例如UPS TPS產品大多使用金屬外殼 如下圖所示 由于生產該類零件涉及較多的机械加工工藝和複雜的表面處理 此類產品較易出現各种不良問題 故對其進行一下分析和探討 以便於處理問題時能達成有效溝通 目錄 第一章沖壓材料介紹 第二章金屬沖壓成型 第三章金屬表面涂裝 第四章金屬表面電鍍處理 第一章沖壓材料介紹 沖壓常用材料沖壓成型加工 其材料為金屬薄片 包括SECC 電鍍鋅鋼板 SGCC 熱濅性電鍍鋅鋼板 SPCC 冷扎鋼板 SUS 不鏽鋼 鋁片 銅片等 SGCCsample SECCsample SUSsample 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 30 3 20mm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 易於鈑金製成各種產品 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 SPCC 易劃傷 氧化 生銹 制作過程中要戴手套 噴上防銹油 每片產品之間用汽泡袋層層隔開 一般情況都做表面電鍍處理 電鍍後不可直接用手或髒手套觸摸 以防止上面沾上手印或污物 2 SECC 電鍍鋅鋼板 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一般冷軋鋼片的機械性質及近似的加工性 且具有優越的耐腐蝕性及裝飾性外觀 在電子產品 家電及傢具的市場上具有很大的競爭性及取代性 SECC 大量用在通訊 PC產品 電子產品 因表面易劃傷 在不烤漆情況下需特別注意表面不可有劃傷 SECC分為寶鋼 中鋼 韓國料 日本料以及台灣料 其表面顏色均有差異 故多個料號組裝時需注意有色差情況 3 SPTE 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 但沖壓加工次數越多 磁性越強 4 磷青銅片 PBS PHOSPHORBRONZESPRING 磷青銅係由青銅 銅錫合金 添加脫氧劑 磷 P 含量0 03 0 35 及其它微量元素如Fe Zn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 以連續熔解鑄造 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 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 5 鈹銅片 BECU BERYLLIUMCU 高導電 高彈性 是所有銅合金中硬度及強度最佳者 最適用於高溫 大電流之開關零件上 屬時效硬化材 是微動開關 各種高級端子 繼電器等精密彈片用材料 特性與PBS相似 但熱處理後 可得更好的硬度與彈性 外觀須電鍍 但成本高 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 4T 1 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 8 SUS301 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 但常用厚度在0 4T 0 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 備注 1 若兩著硬度接近如 SUS3013 4H跟SUS304H 雖然硬度相同 但是用在彈性的產品上SUS304H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 第二章金屬沖壓成型 沖壓成型 是利用沖模使板材產生分離或變形的加工方法 成型產品具有尺寸穩定性好 強度高 可以用於加工形狀複雜的零件 沖壓成型使用材料 為金屬薄片 包括SECC 電鍍鋅鋼板 SGCC 熱濅性電鍍鋅鋼板 SPCC 冷扎鋼板 SUS 不鏽鋼 鋁片 銅片等 沖壓成型模具類型 包括有工程單模 連續模等 連續模自動化程度高 生產效率高 適用於大批量生產時 沖壓成型設備 包括有油壓及氣壓 在選用沖壓設備時 可以依據實際工件外形尺寸大小及成型工藝特點 來計算需要的壓力大小 從而決定適用的機型和噸位 沖壓成型工藝 主要包括有下料 剪切 沖孔 折彎 拉伸 脹形 翻邊 整平等 沖壓模具介紹 1 工程模工程模為單一模具 其功能上只能完成沖壓過程中的某一道工序 或者某一道較為複雜的工序中的一部份 在生產效率上它比連續模低 工程模也可以變為類似連續模生產 請參考附圖 工程模變為類似連續模生產 可依沖壓產品成型工藝過程展開 包括有沖孔模 折彎模 整平模 部分產品平整度要求較高 剪切模 拉伸模等 整個產品將在多個機床及模具上依次完成沖壓成型 在沖壓過程也能插入如焊接 攻牙 增加零件等工序 工程模 工程模sample 2 連續模沖壓成型過程連續進行 沖壓的輸入端為板材 輸出端為廢料及沖壓產品 連續模的最大特點是整個沖壓過程連續進行 生產自動化程度及效率較高 連續模一般用於生產成型工藝較簡單的沖壓產品 這類產品多具有可一次成型 數量需求較大 如風扇轉子用鐵殼等 連續模在完成沖壓工序後 可進行點銲 铆接 攻牙 表面處理等工序 整個產品 零件 的生產才基本完成 連續模 連續模半成品sample 3 上下模將沖壓模分為凸模 上模 Punch 和凹模 下模 Die 上下模的間隙 刃口鋒利程度等對裁切斷面品質有直接的影響 沖壓設備選用原則 1 沖裁力計算公式a 沖床Ton位 P KLS P 沖裁力 N L 沖裁周邊長度 mm S 坯料厚度 K 係數 常取K 1 3 材料抗剪強度 Mpa 2 沖壓設備的選定 依據以上公式選定合適的Ton位大小 從而選定對應的沖壓機床 沖壓設備 110Ton沖壓機床 300Ton沖壓機床 鈑金加工 什麼是鈑金加工呢 鈑金加工簡單地說就是薄板金屬的加工 以往稱作手加工 主要是從事樣品的制作及小量產制作 鈑金加工有哪些特殊的加工工藝 鈑金加工主要包括 CNC數控下料 輔助鉗加工 鉚釘 抽孔攻牙 莎拉孔 拉釘鉚接 易模抽形打凸 折彎 焊接等工藝 鈑金加工設備 鐳射切割機 Laser機根據廠家及功率可以分為 日本三凌Laser 日本MazakLaser 瑞士百超Laser等等 我司現兩種型號Laser 一種是日本三凌 可以雙床台自動交換上下料 功率為3000W 切割速度最快可達14000MM 分 最大可加工的厚度為12MM鋼材 一種為日本Mazak 具有自動上下料裝置 功率為1500W 日本三凌 日本Mazak 鐳射切割機 鐳射切割機 也就是激光切割 它的加工原理是O2或N2 空氣 經過高溫和高氣壓產生光路 光路再經過聚焦鏡片將光路聚焦在一點而產生激光 它切割路徑是由數字程序控制 周邊配套設備 吸塵器 在機器作業時吸走所產生的鐵屑 冰水機 主要用於制冷 控制溫度 變壓器 主要用於恆定通過機器的電流 瓦斯 此為鐳射機器的輔助氣體 空壓機 保證鐳射激光頭有干燥的空氣和足夠的壓力 加工范圍 最大可加工的板材范圍為1250 2500 最大可加工的厚度為12MM鋼材 可以切割的板材有 鋼材 AL材 壓克力板 鐳射切割機 加工的優缺點 優點 可以切割各種不同的外形及異形孔 加工的毛邊較nct要小 加工的產品表面劃傷要比nct好 比較適合制作樣品加工和小量產生產 缺點 成本較高 效率較低 並且切割圓孔時 會有微小的起割點和噴渣 切割的種類 氧氣切割 切割邊不易氧化 切割速度較低 成本較低 適合切割冷軋SPCC材料 不易燒傷 切割邊不美觀 氮氣切割 切割邊易氧化 切割速度較快 成本較高 適合切割SECC材料 切割邊較美觀 但圓孔周邊氣體噴渣不易擦除 鈑金加工設備 數控轉塔沖床 NCT NCT可以分為 日本村田 日本Amada 台灣台勵福 通快等 我司現兩種型號NCT 一種是日本Amada255 另一種為日本村田2048 Amada255 村田2480 數控轉塔沖床 加工原理 它的加工原理是通過數字程序 經過NC裝置轉化 通過氣壓動力沖擊 加工范圍 最大壓力為20T 最大可加工的板材范圍為1250 2500 最大可加工的厚度為3 0MM 可以沖切的板材有 鋼材 AL材 CU材 SUS等 加工的優缺點 優點 可以切割各種不同的材料 加工的速底較快 成本較低 可以用來抽孔 沖莎拉孔及沖網孔 比較適合制作小量產生產 缺點 毛邊較大 易劃傷 栽切邊不美觀 有接點 表面容易壓傷等 其他鈑金加工設備 油壓機 型號ST 160 最大壓力為160噸 主要用於多個鉚釘和易模成型的制作 鉚釘機 型號RW 500 行程70MM 壓力在3 5噸 電子產能 上 下0 12秒 主要用于鉚各種五金件 螺母 等 油壓機 鉚釘機 其他鈑金加工設備 折彎機 通過上下模及油壓作用 對板金材料作折彎變形 一般模具有V形及U形兩種 方便折彎角度及形狀的選擇 同時在折彎機上模作輔助治具 可以完成抽孔 鉚釘拉伸等其他成型工藝 其他鈑金加工設備 點銲機 對板金材料進行點銲連接 增加其穩定性和強度 其他鈑金加工設備 鑽床 攻牙 鑽床 主要用於鑽孔 倒莎拉 攻牙機 主要用於攻各種牙 一金屬涂裝 為達到防腐 表面美觀 裝飾性等要求 以粉體或液体涂料涂裝于工件上的一种工藝方法 二特點 1 高裝飾性2 涂裝前表面預處理要求較為嚴格3 涂裝環境要求較高4 有一定的保護性5 可實現机械化自動化的流水線生產線 三适用范圍工件表面 第三章金屬表面涂裝 四分類可分為粉末 液体 電泳涂裝 A 粉末涂裝1粉末涂裝 是近年來發展起來的新型涂裝方法 是將粉末涂料涂覆在工件表面上 經過熔融 固化形成均勻涂膜的涂裝方法 2粉末涂裝的优點 1 涂料中無溶劑 全部為固体成分 可減少環境污染 改善涂裝施工條件 2 一次噴涂厚度可以達到50 300um 可以簡化施工工藝 縮短生產周期 降低生產成本 提高工作效率 保証涂膜質量 避免因涂膜厚而出現流挂 堆積 气孔等缺陷的產生 3 涂料損失少 固体粉末的回收率可以達到90 以上 3缺點很難獲得薄層涂膜 調色 修補以及形狀複雜工件的涂裝均較困難 涂裝設備也較複雜 4粉末涂裝的工藝流程 表面預處理 覆蓋或遮蔽工件不需要涂裝部位 工件預熱 粉末涂裝 烘烤 制程工藝 一 工藝流程圖 除銹 脫脂 表調 磷化皮膜 水洗 水洗 烘干 水洗 首檢 調漆 涂裝 烘烤 前處理 烤漆 烤漆檢驗項目以及標准 1 膜厚測量儀器 膜厚計標准 30 60um2 光澤度測量儀器 60度光澤度計標准 10 2 度3 鉛筆硬度測量儀器 荷重1kg鉛筆硬度机標准 3H4 百格試驗 密著試驗 測試設備 百格刀標准 100 無脫落 膜厚儀 百格刀 5 耐沖擊試驗測試儀器 沖擊強度机標准 1 2in 500g 350mm無脫漆 開裂6 彎曲試驗測量設備 彎曲試驗机標准 彎曲180 R5 0 無脫漆 開裂7 溶劑導電度 客戶有靜電裝置 測量設備 電流計標准 0 2M 8 原漆粘度測量裝置 2 伏特杯標准 25 130sec 9 耐酒精性測試方法 以抹布沾酒精 95 以500g cm2 來回擦拭50次判定標准 無脫漆 變色10 重塗性測試方法 砂帶 800 打磨后噴涂判定標准 百格無脫落11 色差測試儀器 色差儀CM508d CM2600判定標准 E 1 0 樣板 E 0 312 油漆狀態目視為液体 金屬表面電鍍 什么是電鍍 利用電極通過電流 使金屬附著于物体表面上以改變物体表面特性或尺寸電鍍的目的 電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層 改變基材表面性質或尺寸 賦予金屬光澤 增強物品的防鏽能力 防止磨耗 提高導電度 潤滑性 強度 耐熱性等 或防止滲碳 氮化 尺寸錯誤或磨耗的物件修補 一電鍍定義及目的 前處理 去漬 去脂 電鍍 附著 上色 后處理 活化 鈍化 防鏽 保護 干燥 二電鍍制程 1 前處理去除表面污物 提高表面附著力 前處理占鍍件品質的重要地位 2 電鍍以電化學原理 利用各种鹼性及酸性化學藥劑交互作用的過程 改變物体 電鍍過程中 所使用的藥水成份 濃度 品質影響電鍍效果較大 3 后處理進行防氧化處理 提高物体表面的防蝕性 确保產品的耐久性 4 干燥制程的最后一道工序 去除物体濕气以利儲放 三 電鍍的檢驗標准 一 電鍍的檢驗項目1 電鍍層厚度膜厚計2 外觀 要求色澤均一目測3 電鍍層結合力3M膠帶測試4 硬度5 耐腐蝕性鹽水噴霧試驗机6 吃錫性錫爐二 檢驗設備及其使用膜厚計 鹽水噴霧試驗机 錫爐 3M膠帶三 各种電鍍檢驗標准1 外觀要求40W日光燈下 距离工件500mm處目測合格 電鍍層細致 均勻 連續 完整 無針孔 麻點 起皮 起泡 脫落 斑點 燒焦等現象 膜厚儀 2 電鍍層結合力指鍍層与基体結合的強度 又稱為附著強度 可以通過以下試驗來檢測a 剝离試驗 3M 600膠帶 1in寬 將其均勻附著于工件表面 在其表面施以5kg力 使其完全附著 無气泡產生 再將其撕起 膠布面不得有電鍍層附著 c 彎曲試驗 將試件反复彎曲 直至試件斷裂 不能有剝落 此法應用于截面較薄的鍍件 d 划痕試驗 用30度角硬質鋼刀在試件上划兩條相距2mm的平行線或邊長為1mm的方格 划線要一