冲压技术-日本基本理论教材PPT课件

1 冲压技术教育训练 1 2005年06月15日 作成 小川雅彦翻译 金光日 富士康电子工业发展 昆山 有限公司 2 关于冲压技术学习参训対象 初级 中级模具设计人员 组模人员题目 冲压加工的一般知识 冲压机器的种类和用途 功能 1 5小时 2天 冲压加工的优点 冲压机器的种类和用途 1 5小时 冲压机器的称呼和功能 冲压机器选定标准 小时 冲压作业的种类 模具结构 1 5小时 1天 冲压作业的种类 模具结构和选择标准 1 5小时 冲压技术的基本 1 5小时 4天 下料的基本 下料时的问题点 1 5小时 折弯的基本 折弯时的问题点 其他的问题点 1 5小时 跳步LAYOUT制定程序 跳步时的选配 1 5小时 跳步简易设计实技 1 5小时 出图到模具制作的工艺流程 1 5小时 1天 模具的制作工艺流程 效率性的工艺流程 1 5小时 总结 1 5小时 1天 终了测试 3 冲压机器的种类和用途 功能 冲压加工的优点 和切削加工 射出成型 压铸等其他的生产手段相比 4 冲压机器的种类和用途 框架的结构 口敞开 种类的大别 a C型框架的特点 C型框架的口敞开量 冲压机参考值 D型框架的敞开量 冲压机参考値 5 b 导引方式 导引slide的方式 注意 压印的产品 为了压印量做到所定的尺寸 而调整冲压机的slide时slide的调整刻度不会原原本本成为产品的压印量 slide 上下运动 安装上模 c 曲柄数 曲柄 使用机器将回转运动上下变换的机构 类似汽车的曲柄构造 参考画面 单曲柄冲压机器 双曲柄冲压机器 6 直线侧面双联杆冲压机器 直线侧面双曲柄冲压机器 机器的型号和主要用途例 7 冲压机器的称呼和功能 称呼 通常判别冲压机器时 其冲压机器拥有的加压能力来表示 Ton 目前是 N 来表示 1t 9 8kN 性能 a 连续冲击数 SPM 1分钟时间的加工数量普通冲压机器 SPM高速冲压机器 SPM 目前开发了 SPM左右的机器 b 冲击长度 slide 安装上模 的可动距离冲程短的机器 下料及折弯高度低的产品加工上使用 冲程长的机器 深抽引加工 折弯高度高的产品加工上使用 跳步模时通常需要折弯高度 倍以上冲程 c 精度 静性精度 日本的机器是规定了从JISB6402特级到 级 动性精度 静性精度的各项的动性动态 框架的刚性 下死点精度 8 冲压机器选定标准 产品特性 精度 每批的生产量 a 根据生产量决定生产形态一次 跳步 自动线跳步 根据产品精度决定机器的种类b 产品形状根据产品的加工压力 选定需要压力的1 5倍能力的机器 选定抽引 折弯高度的 倍以上冲程的机器 模具尺寸 a 上下模具的竖 横长度要包括安装配件 b 应该拥有模具高度以上的DIE高度 冲压机器选定基准核对清单 9 冲压作业的种类 模具结构 冲压作业的种类 冲压作业 a 剪断加工 施加材料的破坏界限以上的外力来进行 剪断作业切断 shearing 下料作业用板材做需要的形状 blanking 冲孔作业板材中冲孔 punching 修整框口加工 shaving 修剪切框口 trimming b 折弯加工折弯作业折弯 bending 包圆框口圆形折弯 curling 砂钩加工作业制作薄板的容器 spinning 鼓起作业使容器鼓起来 bulging 内缘翻边孔周围制作凸边 burring c 抽引加工抽引作业用板材制作容器 drawing 拉伸作业将容器厚度做薄 ironing d 压缩加工定尺寸作业将厚度做固定 sizing 圧印作业表面上做花纹 coining 浮出作业表里上做花纹 embossing 镦锻作业断面做大 upsetting 镦锻作业减少直径 swaging e 挤压加工通过模具定尺寸形状 extrusion 10 模具结构和选择标准 冲压作业的生产形态和模具 a 一次结构 冲压机带作业员 产品的取放及机器的启动每次由作业员来进行 b 自动结构 冲压机并不一定需要作业员 材料是自动供应机连续或定期性的起动 选择标准 a 根据成本比较选择b 根据产品形状选择c 根据产品精度选择 11 冲压技术的基本 下料的基本 切口形状 塌边 光滑的R形状剪断面 有光泽有竖条纹 破断面 感觉将材料揪下来的毛边 有刺触摸会痛 模具和切口形状的关系 凸模下降接触材料 进一步下降就材料的凸模及凹模的刀口面上产生塌边现象 进一步下降就由于凸模和凹模的刀口而材料上产生龟裂 此时凸模 凹模的刀口面成剪断面龟裂成破断面 凸模侧龟裂和凹模侧龟裂连接而完成冲切 恰当的间隙 恰当的间隙是剪断面要板厚的 比率并整体上要平均 冲压下料加工时塌边 毛边的产生原理如下 a 恰当间隙 12 二次剪断面 间隙少时凸模和凹模刀口产生的龟裂不一致而产生二次剪断面 c 间隙过大 间隙大就塌边和毛边变大而产品精度不稳定 b 间隙过小 d 与间隙的关系 恰当间隙値 13 冲切毛边高度 通常冲切必定会产生毛边 其高度与板厚相关 毛边高度 板厚的 根据间隙的设定 模具构造而不同 冲切压力的计算 冲切加工的压力可以用下面的计算公式求得 14 下料时的问题点 下料最小直径 一般圆孔是 通常的模具构造时都说板厚的 倍及 mm为最小 但是模具构造方面通过充分考虑凸模导引也可以做到板厚以下 与外形近的孔 孔和孔接近时都会变形 由于冲孔而材料产生向板厚方向移动的力 因此 前工站加工的部分有时会变形 而且 板越厚变形越大 没有变形顾虑的间隔是 孔端到孔端 或者外形 需要板厚的 倍以上 但根据孔的大小而不同 冲切精度界限 孔尺寸变化 孔 竖毛边 横毛边 下工站压碎 冲切毛边在下工站被压碎 而竖毛边成横毛边 结果导致孔 外形 的变化 下料孔位置精度 作为没有冲切及折弯时的变形之产品 如果在同一工站加工就 一般公差范围可以做到 以下 工站分开时一次结构是 跳步结构是 15 由于冲切的翘曲 由于冲切加工而产生被加工材的翘曲 平面度変化 在冲切过程中应力将被加工材向弯曲方向变化 根据间隙的量及模具构造而不同 冲切出来的东西 凹模上留下的东西 是通过加强卸料板的按压力量来减少某程度的翘曲 也有由于凹模及凸模的刀口磨损而产生的翘曲 16 折弯的基本 折弯断面形状 折弯加工时其断面的关系如下图 中立轴来看内侧是圧缩应力 外侧是拉伸应力在作用 中立轴是在折弯部分中 并不一定板厚的中心 稍微向内侧移动 折弯部的板厚会减少 折弯外力消失就由于其圧缩 拉伸应力的反弹而折弯角度扩开 称之为回弹力 材料越硬此现象越顕着 折弯展开尺寸计算方法 折弯的展开尺寸是 基本上是通过求得中立轴的长度来求得 折弯部的中立轴是也根据板厚 折弯角度是板厚的 的位置 计算上采用经验値 L A R 40 45 2 360 BL 展开尺寸A B 没有折弯应力部分的长度R 折弯内 材料的板厚 17 简易计算方法 直角折弯时有如下简易计算方法 实际作业时一般上采用此方法并以経験値来修正 展开尺寸 内侧长度 板厚的约一半 通过経験修正 折弯根部放入强压时适用 18 折弯模具构造 a 折弯构造 有时也叫抽引折弯 折弯模具中一般几乎所有的折弯加工采用此构造 主要零件是折弯凸模 凹模 顶板来构成 折弯位置等的尺寸容易稳定 同时可以进行复数的折弯加工 但是需要采取由于折弯的拉伸变大的防范对策 折弯直角很难做出故需要相关的对策 顶板力变弱就产品平面度不稳定 相反强就折弯直角度容易开 折弯凹模的 是需要被加工材板厚的 倍左右 大 折弯高度低时不弯 小 因快速折弯所以直角度不稳定 产品的折弯侧面上出现凹状的横纹 19 折弯构造 多在简易折弯等方面使用 主要零件是折弯凸模和凹模来构成 模具费是比 折弯构造大幅度便宜 但只是一个位置的折弯加工 折弯位置精度不稳定 且容易产生折弯翘曲 出现各种凹状的横纹 比较容易做出折弯直角 折弯高度低时 此构造很难折弯 凹模肩宽是通常是板厚的 倍凸模宽度是一般和凹模肩宽一样的尺寸 被加工材是如果不在凹模的両肩上就产生滑动而不会弯曲 回弹对策 折弯模具构造时 考虑回弹对策后制作模具 其对策中作为一般性方法有折弯凸模前端上设突起状的强压式和 将斜楔上的 凹槽设在折弯的前工站等的方法 另外 很多时将回弹对策和折弯时的拉伸对策兼顾进行 a 强压 折弯凸模前端设置突起状 通过将此部份吃入材料来防止回弹 由于强压 产品折弯根部内侧出现突起宽度部分的凹口 强压的宽度是大约一个板厚 高度是 左右 20 b 斜楔 凹槽 需要斜楔工站和折弯工站 折弯位置 直角度容易稳定 由于斜楔而产品折弯部分的强度降低 所以需要强度的部分不适用为好 斜楔的深度是被加工材的 程度来设定 根据产品的加工状态来调整 c 三角肋 折弯的根部放入三角形状的加强肋就显著提高产品的折弯部强度 折弯宽度的窄部分的三角加强肋设置会折弯高度方向的尺寸不稳定 需要注意由于拉伸的展开尺寸计算 21 折弯时的问题点 最小折弯高度 折弯模具形式中 BRANK位于折弯凹模的 上就由于凹模 而BRANK会横方向逃开 而折弯尺寸很难做出 折弯凹模的 为板厚 倍以上为理想就BRANK是折弯凸模 展开拉伸做成 就 最小折弯高度是 由于低折弯的変形 如果是上述的最小折弯高度以下的尺寸就如左图一样容易变形 这是 材料中立轴内侧的圧缩应力因为折弯高度方向的材料厚度少 所以由于向折弯高度方向逃开而产生 22 折弯侧面的凸出 此部份凸出 由于折弯加工 被加工材向宽度方向折弯部分鼓起方向变形还有 由于强压而产生材料厚度逃开 所以需要折弯宽度方向的精度时需要逃开BRANK的对策 折弯的内 通常比较低的 折弯是很多时同时被加工 此时折弯内侧上需要 根据板厚 折弯的高度而 尺寸不同 但折弯高度 mm左右以下时 为标准 同时加工的 时 折弯高度以外的尺寸是很难稳定 折弯附近的孔的变形 折弯工站前加工的孔等的附近折弯时 由于折弯而拉伸导致孔尺寸变化 拉伸产生的到折弯的距离及拉伸量是根据板厚的大小及模具构造很大不同 23 折弯拉伸变大就结果导致折弯高度方向的尺寸也正方向变化 需要孔尺寸及折弯高度尺寸的精度时 折弯加工后进行孔冲切 但是 冲切毛边方向要在折弯的外侧 由于折弯的翘曲 折弯加工时 由于其压缩应力 拉伸应力的反弹而产生回弹而结果影响折弯直角度 同时也影响被加工材平面度 通过顶板的按压力量的调整来可减少某种程度翘曲 折弯方向和相反侧产生翘曲 24 其他的问题点 压印 embossing 称半冲切的压印加工是 通常凹模和凸模以同样尺寸制作 为了以板厚的略 来完成冲切 要求被加工材厚度的一半以上高度时 有必要凸模刀口上设 来防止破损需要板厚程度的高度时 将凹模的尺寸作为既定尺寸将凸模尺寸比其做大些 内缘翻边 将下孔在前工站加工后顶上去的方法和将下孔和顶上同时进行的方法 但同时加工时需要粉屑的处理 所以是一次结构而需要作业员 内缘翻边凸部的外形和内径是以厚度的 来设定需要丝攻时以 左右设定 补强卷边 bead 为了不变更薄板的材质 板厚而增加强度 有设补强卷边的情况和折弯同样产生附近的孔变形和产品平面度变化 需要注意 高卷边时 卷边周围的凸侧上和折弯同样强压来得到稳定 25 撞击 被加工材是通过各种加工而悪化 为了矫正这些为目的 而进行撞击一般撞击是里表両面加工 折弯侧面内侧的压印 内缘翻边 折弯的侧面的内侧有凸压印 内缘翻边时 将折弯凸模逃开倒下面就其根部是模糊 结果 折弯高度方向的尺寸会变化 需要折弯形状精度时 将折弯凸模通过凸轮向推进方向移动 三角肋 作为折弯强度提高及折弯直角度稳定目的 折弯的根部实施三角肋 三角肋的大小 一个板厚一般上直角折弯和抽引同时进行所以一个方向变形 26 跳步LAYOUT制定程序 带钢LAYOUT概念 一次制程形式时 制程的长短很大程度影响零件成本所以倾注制程缩短 跳步形式是 制程的长短如果使用冲压机器上没有变化就很少影响零件成本 所以在LAYOUT做成时候一般被重视的是 a 量产品质稳定性b 设计变更对应c 模具强度d 生产性等 制程短时 模具成本方面有利 但有时不能进行设计变更 制程长时 模具成本方面不利且质量方面造成不匀要因而且恶化生产性 通过适当的制程数 决定质量稳定性和生产性 生产设备 a 卷盘保持材料的机器 b 整平机矫正卷材卷性 缺点 的机器 c 送料机将材料供应给冲压机的机器 d 冲压机器 e 卷取机将完成的产品进行卷取的机器 27 带钢LAYOUT作成程序 a 决定送料方向 决定将产品哪一方向送进 b 决定CUT凸模形状 决定剪切外形的形状 c 定位针的直径和位置d 各工程配置 决定LAYOUT e 对模具的LAYOUT之位置决定 具体例 下面表示仿真的从产品图到带钢LAYOUT完成为止的流程 与产品设计人员协调会议 根据左图的产品图 商量检讨模具制作相关 精度稳定 成本削减对策并如右图一样将图面进行变更 28 带钢LAYOUT作成时的注意事项 a 送料方向是以产品图来看是左右方向 b 段折弯部的窗孔右折弯后冲切 c 圆孔 基准孔是 要求精度 所以在同一工站折弯后进行加工 d 段折弯部的孔是需要位置精度所以折弯后进行加工 e 准备修正平面度的工站 29 带钢LAYOUT事例 从产品图表示带钢LAYOUT的事例 第一工站定位孔冲切冲切一部分外形第二工站各孔冲切内缘翻边下孔冲切第三工站上内缘翻边第四工站上折弯第五工站折弯窗冲切第六工站下段折弯第七工站孔冲切第八工站外形冲切完成品 30 跳步时的选配 跳步LAYOUT时 外形及形状孔的一部分是 通常不是一次加工而是分多次加工 此时 多次加工的连结部分容易产生毛边而需要防止这些的配合 左图的产品外形将一部分的直线 次冲切时为了防止冲切残留而过切过量搭接 第 次的冲切由于模具精度 送料精度 定位针精度等 考虑到比第 次下料吃进去冲切的情况 此时 废料变胡须状跳屑 产品出现毛边 也影响模具寿命 作为其对策 第 次的冲切时吃进一部分冲切来防止第 次的冲切吃进情况 31 跳步简易设计实技 根据下面产品图面 请简易的进行设计 必要项目 a 指出模具制作上产品图面需要变更的位置 b 展开图的制作 可手写 记入展开尺寸 c 决定送料方向 d 作成LAYOUT e 进行下料压力的计算 f 决定下料凸模 凹模的间隙 g 决定折弯凸模 凹模的尺寸 32 出图到模具制作的工艺流程 模具制作工艺流程 量产用模具起工程序 a 产品出图检讨模具制作上的问题点 量产品质的稳定性 成本性问题等 b 协调会议与产品设计人员和模具设计人员进行面谈协调会议 提示检讨结果 产品设计人员说明其产品的使用方法 协助