连续模具设计要点-冲压PPT演示课件

連續模具設計概要（冲压）,1,目錄,前言1何謂沖壓模具，其優點如何2設計主要流程與成品圖審查3展開設定之注意事項4外形展開尺寸之設定4孔的尺寸設定5彎曲部的尺寸設定5彎曲展開計算公式6彎曲反彈R值計算公式6常用材料彈性系數值68各種材料間隙的設定9多連圖、工程圖設計注意事項1011上模座12上墊板12上模板12脫料板12胴突板13下模板13下墊板13下模座13,圓沖頭14半切沖頭14長方形小沖頭15料帶端切沖頭15切破沖頭16折彎沖頭16上折彎入子16抽引沖頭17脫料板導位入子1718定位銷19沖頭固定擋塊19檢知銷20檢知開關20等高吊桿20微調機構20輔助導柱21下模入子21下模入子墊塊21導料浮升銷22一般浮升銷22,浮升夾料壓塊22單向剪切滑行量設定23倒角延伸量計算24彎曲的方式與種類2529彎曲成形加工理論30幾何公差之種類與符號31沖壓剪切加工的過程32刀口沖剪交切33導板設定標准34各種常用金屬材料機械性3536三角函數計算37料盤成品數量計算38,2,前言,連續沖模具在歐、美、日等先進國家已有百年歷史，而臺灣的沖壓界引進此項設計技術則是近30餘年的事，近年來在電子科技工業不斷的成長及發展之下，精密化、自動化、大量化、省力化等則是沖壓業成長的重要指標，因此連續沖壓模具設計技術是沖壓界提升產能、效率、降低成本的有效途徑。,1,3,何謂沖壓模具，其優點如何,何謂連續沖模具：連續沖壓模具是指數個工程都結合在同一模具內，將材料穿入模內透過每一送距的沖壓，能夠完整的將五金製品沖壓成型。在各型的沖壓模具中，連續沖壓模具因具有著高生產效率的產能，故最適合於大量生產之用，且連續沖壓模具應用範圍極廣，適用於各種五金零件製品。,連續沖壓模具之主要優點：1、適合以卷料生產，材料使用率低，節省不斷上料的缺點。2、工程及結構設計較具彈性。3、一沖次可生產多PCS，生產速度快效率高。4、同一套模具可同時生產多種產品。5、可裝設自動化生產，以節省大量人力資源。,2,4,設計主要流程與成品圖審查,連續沖壓模具之設計主要流程：1、成品展開設定值及折彎設定值。2、設定成品毛邊方向及壓延方向。3、設定展開圖(三連圖)。4、設定工程結構圖。5、召開新模工程結構討論會。6、拆零件及繪圖。7、校對及出圖。,成品圖審查應確認事項：1、毛邊及壓延方向，成品材質及材厚。2、連續料帶之捲繞方向(注意是否須要電鍍)。3、註記要明瞭，非本國文字必須翻譯註解。4、成品圖尺寸、公差是否標註完整。5、視圖為何種角法，尺寸標示為公制還是英制。6、刀口交切是否影響成品使用功能或組裝。7、成品根部折彎處兩邊是否對稱，不對稱會因折彎後產生偏斜，必須與客戶協商。8、盡量向客戶取得產品使用功能及相關資訊。9、尺寸或公差不合理或漏標或不清楚時，必須以書面知會客戶，並要求客戶書面回覆，並完整保留以利存查。,3,5,展開設定（一）,展開設定注意事項：1、尺寸設定要合乎邏輯，例：孔、接觸性折彎高度要設上限。2、凵形折彎展開尺寸及折內徑根部尺寸要設下限。3、有CPK值要求時，公差範圍當CPK為1.33時，須乘，當CPK為1.67時，須乘後再設定。4、有電鍍要求時應考慮電鍍前、後之尺寸變化。5、SUS(不銹鋼)O材較軟，在折彎80以上時，會有拉伸量約0.100.12設展開時必須注意。6、Z字形折彎成形時，會有拉伸量，展開時必須注意。,外形展開尺寸之設定：外形尺寸之沖切，其以下模入子尺寸為基準，因下模入子耗損尺寸變大，故設定值應小於指示公差之中間值，可參考下圖所述。,(製品尺寸圖),(設定尺寸圖),4,6,展開設定（二）,5,孔的尺寸設定值：孔形尺寸之沖切，其以沖頭尺寸為基準，由於沖頭會因磨耗而使尺寸變小，故設定值應大於指示公差之中間值，可參考下圖所述。,彎曲部的尺寸設定值：彎曲加工尺寸展開計算值與實際加工間多少均有誤差，因此設定值目標必須適度調整。其原則為：1、彎曲高度H之設定值，取尺寸中心值。2、彎曲內側半徑R之設定值，計算其反彈R，以此為設定值。,A,H,R,7,展開設定（三）,6,180,R：彎曲內側半徑A：彎曲角度K：中性軸係數值T：材料厚度,彎曲展開計算公式：,L(RKT)A,彎曲反彈R值計算公式：,R：彎曲內側半徑R1：成品內Rs：抗拉強度E：彈性係數值T：材料厚度,常用材料彈性系數值（一）如右表,8,展開設定（四）,7,常用材料彈性系數值（二）,9,展開設定（五）,8,常用材料彈性系數值（三）,10,剪切間隙的設定,9,各種材料間隙的設定:1、黃銅(C2680)的剪切間隙為4(材厚0.04單邊間隙尺寸)。2、磷銅(C5191/C5210)的剪切間隙為5(材厚0.05單邊間隙尺寸)。3、洋白板(C7701/C7521)的剪切間隙為5(材厚0.05單邊間隙尺寸)。4、(SPCC/SPCE)的剪切間隙為4(材厚0.04單邊間隙尺寸)。5、不鏽鋼(SUS)的剪切間隙為4(材厚0.04單邊間隙尺寸)。6、鈦銅(YCuT)的剪切間隙為5(材厚0.05單邊間隙尺寸)。7、鈹銅(C1720)的剪切間隙為5(材厚0.05單邊間隙尺寸)。8、鋁的剪切間隙為2(材厚0.02單邊間隙尺寸)。9、紅銅(C1100)剪切間隙為4(材厚0.04單邊間隙尺寸)。10、電木板的剪切間隙為2(材厚0.02單邊間隙尺寸)。11、簡易型的孔，例：方孔或圓孔通常都會縮減12，以防上浮料。12、脫料入子導位孔與沖頭的間隙及定位針與脫料定位夾孔的間隙：一般單邊導位間隙為0.0030.005mm(35)。,11,三連圖、工程圖設計（一）,10,多連圖、工程圖設計注意事項：1、設定料寬力求省料為原則，但須查明是否有共用料。2、排列工程時必須考量沖壓順暢性、省料性、零件加工性等。3、切離下料不可設凵字形剪切下料，防止交切處變形。,4、一般交切在0.020.10最適合，但須向客戶提出反應及討論。5、有倒角的產品，若先切外形再沖倒角，必須計算倒角的延伸量。,6、成品根部折彎處不對稱，經折彎後會造成傾斜。,12,多連圖、工程圖設計（二）,11,7、考慮調整工程順序，可否多出空間，縮短模具長度。8、設置微調工程，例：折彎、對稱度、平行度、垂直度、高低腳、彎刀等微調。9、工程位置必須以A、B、C、D.等代號標示清楚。10、零件之材質、件號、數量等須標示清楚。11、止位板(端切)儘量設定在較前工程，以利送料。12、下模導板或蓋板要考慮目視及清理廢屑問題。13、切廢料下成品須在前工程設吹氣，以利成品側滑下料，下料工程脫料板須設頂出塊，防止成品粘在脫料板上。14、工程排列時，須注意下列事項：14-1、三連圖尺寸必須標示基準點，刀口交切處不可重切。14-2、必須確認毛邊及壓延方向是否符合成品圖要求。14-3、各工程的先後順序是否理想。14-4、折彎是否須設微調機構。14-4-1、沖無彈性的材料可不設微調。14-4-2、沖有彈性的材料必須設微調，以利調整角度或尺寸。14-5、二個以上成品必須分開下料。14-6、連續料帶成品的捲繞方向。14-7、模板線割後的強度及模座鉆孔破孔等。,13,模具主要結構（一）,12,上模座(USET)：一般採用FBB型(標準4柱型)。為固定所有上模板功能。設計時注意各孔之間距離，不可有破孔發生，厚度依實際情況而定。(DBB型，標准2柱型)上模墊板(PWP)：固定於上模板，材質為YK30，熱處理硬度HRC56，厚度15.0。夾板(PP)：1、又稱沖頭固定板，固定各種沖頭之模扳，除圓沖夾孔外，不管任何形狀的沖頭夾孔，都以四方型夾孔設計，以利模具維修。2、夾孔尺寸以沖頭外形尺寸為基準，單邊大0.01。3、材質為SKD11，熱處理硬度HRC58，厚度為20.000mm。脫料板(STP)：具有脫料與沖頭導位作用，與導位入子組立而成。入子夾孔尺寸以入子外形尺寸為基準。材質為SKD11，熱處理硬度HRC58，厚度如下圖示。,20.000,沖壓材厚0.02/-0.05,14,13,模具主要結構（二）,等高板(SWP)：1、又稱胴突板或脫料墊板，固定於脫料板背面，具固定脫料板入子止位功能。2、材質為YK30，熱處理硬度HRC56，厚度8.980。3、若有線割逃孔時，必須設定位PIN孔，以利與脫料板精確定位。下模板(DP)：1、又稱下模入子固定板，固定各種下模入子之模板，不管任何剪切入子的夾孔，都以四方型夾孔設計。2、夾孔尺寸以入子外形尺寸為基準。3、材質為SKD11，熱處理硬度HRC58，厚度為20.000mm。下模墊板(DWP)：固定於下模板，材質為YK30，熱處理硬度HRC56，厚度15.0。下模座(DSET)：一般採用FBB型(標準4柱型)。為固定所有下模模板功能。設計時注意各孔之間距離，不可有破孔發生，厚度依產品大小及彈簧活動量而定。,15,14,模具主要結構（三）,沖頭：分剪切沖頭、折彎、抽引、凸點(肋)成型等4種，固定於夾板。,圓沖頭：,直接固定於夾板,優點：沖頭與夾板為鬆配，可被脫料板導位。缺點：製作費用較貴。,圓沖為直條型，組立於小夾塊再固定於夾板,優點：製作費用較便宜。缺點：沖頭與夾板為緊配，脫料板無法導位。,半切沖頭：尖銳處須有0.030.05平面，以防止崩裂及鈍化。,16,15,模具主要結構（四）,此種形狀易浮料,此種形狀可防浮料,料帶端切沖：設置在第2工程最適當，以利穿料止位。,長方型小沖頭：,優點：沖頭為研磨加工，製作費較便宜。缺點：配合下模時，個尖角須人工倒R，易產生間隙不佳。,優點：沖頭為線割加工，個尖角免人工倒R，無間隙配合問題。缺點：製作費較貴。,17,16,模具主要結構（五）,切破沖頭：尖銳處須有平面，材料0.3t以下設0.1，材料0.3t以上設0.2平面，以防止崩裂及鈍化。,折彎沖頭：1、一般折彎均會造成折彎根部有刮痕，外觀不可有任何刮痕的產品須以下圖方式設計(如下圖)。,2、上折彎入子：組立在脫料板內，具上折彎功能。,18,17,模具主要結構（六）,抽引沖：一般材料經抽引後，靠脫料板把抽引邊料壓平，故脫料應設脫料入子，以利調整加壓。,脫料板導位入子：導位入子：組立在脫料板內，具有沖頭異位功能，其導位間隙以沖頭尺寸為準，單邊大於沖頭35。1、圓孔導位入子外形設四方形，以利整修作業。,2、有設沖頭之工程，脫料板均須設導位入子，以利整修作業。3、若剪切沖頭與下模入子為PG加工，則導位入子亦須採PG加工，其導位精度才能配合引導沖頭。,19,18,模具主要結構（七）,1、沖頭外形皆是切刃的脫料入子設計如下圖,2、沖頭切刃直線部，須進脫料入子導位處的設計如下圖：,20,19,模具主要結構（八）,定位梢(PILOT)：一般直徑小於定位孔0.020.03mm，分活動型(固定於PP板)、固定型(固定於STP板)、強形定位型(固定於STP板)，具料帶定位作用。,活動量P厚SWP厚STP厚材厚12t,活動形PILOT定位直徑圓孔0.020.03適用材厚0.4以上及方型導位浮昇梢,固定形PILOT定位直徑圓孔0.020.03適用材厚0.250.35圓型導位浮昇梢,強制定形PILOT適用折彎部位或連續捲統端子。,沖頭固定擋塊：分圓型、方型、異型。,適用於一般中小型沖頭,適用於一般中大型沖頭,適用於逃脫料板,注：定位梢距離不可過遠；折彎工程必須設定位梢，防止折彎尺寸不穩定,21,20,模具主要結構（九）,檢知梢：為活動型(固定於PP板)，具沖壓誤送檢知功能。等高吊桿：放置於PP板與STP板內，中間有螺絲逃孔，上面放置強力彈簧，每支高度皆須一致，具固定脫料板及平衡脫料板上下滑動之功能。檢知開關：固定於上模座，與檢知梢連桿接合，具沖壓誤送檢知功能。微調機構：具各種折彎尺寸、平行度、垂直度、料帶彎曲(彎刀)調整功能。,22,21,模具主要結構（十）,輔助導柱：分直條型和滾珠型，具有上下模合模定位功能。,下模入子：固定於下模扳，分剪切沖孔、折彎、抽引、凸點(肋)成型等4種。下模入子刃部長度與逃角規範：,入子t15.000(限大陸廠模具),下模入子墊塊設定(限大陸廠模具)：,墊塊,成形尺寸參照沖頭單邊0.5(快走絲加工)YK30HRC58t5.000,23,22,模具主要結構（十一）,導料浮升梢：固定於下模扳，底部有彈簧，分導位浮昇梢及一般浮升梢。導位浮升梢又分圓型及方型3種(如下圖)，具料帶導位及浮升功能。,導料浮升梢有圓形、方形、長方形3種，依須材料厚度及料帶寬度設定。,一般浮升梢：通常為圓形，僅具輔助料帶浮昇功能。,浮升夾料壓塊：設置於下模折彎入子內浮升高度須高於折彎零件0.51.0左右,24,23,單向剪切滑行量設定,成品在單邊剪切過程中，會有傾斜的情形產生，因此剪斷面與成品會有一傾斜凸出部分，此部份會影響設定之成品尺寸，所以成品在展開設定尺寸時就必須將剪切滑行量扣除。,L：設定成品尺寸A：剪切後實際尺寸S：滑行量，一般約為0.10.15,滑行量會因材質、材厚、間隙不同而有差異間隙越小則滑行量越少,滑行量計算公式：材厚t0.15,25,24,倒角工程設計規范,倒角延伸量計算範例：,A()L,(延伸量)S0.7(L-A),A()0.60.4,成品先沖展開再沖倒角工程時，成品因單邊局部加壓會向後滑動，故成品後端必須設止位塊。,(延伸量)S0.7(0.6-0.4)0.14,26,25,常用彎曲的方式與種類（一）,折彎時因材料具有彈性，折彎成型時會有回彈現象，故有下列設計方法：,凵形90折彎：,1、折彎沖頭2側設加壓凸肋，可在沖壓時根部局部加壓防止回彈(如下圖),2、折彎沖頭底部成凹弧形，在沖壓時可吸收回彈角度(如下圖),加壓肋,凹弧形,27,26,常用彎曲的方式與種類（二）,凵形小於90折彎(側擊方式)：先預折7080，再以兩側CAM側擊折彎部位，一般可在側擊桿設微調機構，以利調整成品所須的角度。(如下圖)：,側擊桿微調孔,28,27,常用彎曲的方式與種類（三）,搖擺式折彎：此結構省空間，亦可在下模側擊塊設微調，以利調整成品所須的角度。(如下圖)：,29,28,常用彎曲的方式與種類（四）,形局部壓縮90彎曲法：採用2次R形彎曲，達到所需的折彎尺寸。,彎曲底部附近的圓弧承受壓力強，彎曲邊附近的圓弧承受壓力弱(如下圖)所示，因此彎曲後回彈較大，所以必須以2次彎曲方式處理，(如上圖)所示，第1次彎曲之目地是將承受壓力弱的彎曲部份先進行部份角度的彎曲以抵銷第2次彎曲的回彈量。,30,29,常用彎曲的方式與種類（五）,第3次彎曲示意圖：,31,30,彎曲成形加工理論,彎曲成形加工過程中，金屬板料於成形區域承受一超過其彈性限度及降伏強度，但低於其極限抗拉強度之應力(在非成形區域所受的應力為零)，使金屬板料產生永久性變形(不可造成成形破裂或損壞現象)而得到設計所要求的尺寸及輪廓形狀。彎曲加工之特性是金屬胚料承受的應力區域是局部的，此局部性應力乃發生於彎曲半徑區域，而在其他部分則無應力存在。(圖1)為金屬胚料經彎曲加工之應力狀況，在彎曲半徑外側之金屬材料受到抗拉應力而伸展，在彎曲半徑內側之金屬材料受到壓縮應力而被壓擠，因此彎曲加工之破裂或損壞將發生在彎曲半徑處外側，而發生趨褶現象將位於彎曲半徑處內側。由於金屬板料於彎曲成形加工時，將彎曲外側受到抗拉應力，而彎曲內側受到壓縮應力，抗拉應力自彎曲內側向板厚中心處遞減至趨近於零，同樣的壓縮應力自彎曲內側板厚中心處遞減至趨近於零。總之在金屬材料板厚之某處所受的應力為零，此零應力之平面稱為中立平面，從此零應力區域作一剖面時將得到一零應力線，此零應力線稱為中立軸線。金屬件在彎曲加工前之確實長度如何展開計算呢？由於中立軸線受到零應力，可以想像其長度應等於原始胚料之長度，亦是作為胚料尺寸展開計算之基準。至於中立軸線之位置則視材料種類、材料特性及彎曲內側半徑板厚比而不同。當胚料開始受到彎曲時，其中立軸線是靠近金屬材料板厚中心處，當進行彎曲變形後，此中立軸線乃朝向彎曲內側或壓縮側移動。中立軸線位置之測定，一般是以金屬板料彎曲內側作為基準，亦即位於從彎曲內側往板厚中心處之某一距離，此值大約是板厚之3050%。(圖2)為中立軸線之位置。,(圖1)金屬板料彎曲加工應力狀況,(圖2)中立軸線之位置,R2tK0.33tR24tK0.4tR4tK0.5t,32,31,幾何公差之種類符號,33,32,沖壓剪切加工的過程,將材料放於模具內，利用上下模的切刃部位剪切成所須的形狀與尺寸之加工，稱為沖剪加工。剪切的原理是由模具的沖壓力，迫使材料產生拉伸與壓縮應力，如下圖示。當材料受應力超過彈性限度的伸展時，由彈性變形進入塑性變形而至斷裂。,材料剪切後端面圖,34,33,刀口沖剪交切,一般刀口交切處必須設凹口逃切，否則前後工程重覆剪切，在交切處會產生毛邊或細屑，其交切方式如下圖：,0.10,0.30,交切凹口,虛線下料沖頭,交切處未設凹口逃切所沖出的形狀(如下圖),35,33,刀口沖剪交切,一般刀口交切處必須設凹口逃切，否則前後工程重覆剪切，在交切處會產生毛邊或細屑，其交切方式如下圖：,0.10,0.30,交切凹口,虛線下料沖頭,交切處未設凹口逃切所沖出的形狀(如下圖),36,35,各種常用金屬材料機械性明細表（一）,各種常用金屬材料機械性明細表,37,36,各種常用金屬材料機械性明細表（二）,各種常用金屬材料機械性明細表,38,37,三角函數計算,三角函數計算公式,SinY/R,Sin.Y/R,CosX/R,TanY/X,Cos.Y/R,Tan.Y/R,39,38,料盤成品數量計算,料盤成品數量計算公式如下：,成品總數,145,H,P：PitchH：成品高度紙帶厚度(0.08),R：料盤內圈半徑125,N：圈數,S：每Pitch沖次數,2(1N)RH,2,.S,P,(1+N)N,40,39,拆零件(一),拆零件注意事項：1、間隙的設定：剪切的間隙以沖頭尺寸為標準，上範本的夾孔以沖頭外型尺寸為標準(夾孔必須為方形)。下範本的夾孔以入子的外型尺寸為標準。2、須注意細小沖頭的強度，細小沖頭不可設計成直條形。,3、沖方型孔的入子用線割時，儘量避免設計出須以人工倒R角的沖頭，以免沖頭銳角經人工倒R後，間隙與下模不符。,41,40,拆零件(二),4、多支細小圓沖在同一工程時，則須設固定沖頭，再放入上模夾板。,小PP,5、同一工程對稱的沖頭或入子須設防呆識別，避免組立誤裝。6、須採用共通性的標準化零件，例：圓沖、襯套、PILOT、方或圓型導位浮昇梢、等高吊桿、沖頭檔塊、輔助導柱套、檢知梢、彈簧、螺絲等，特殊結購模具則不限。7、折彎結構種類眾多，設計時必須劃分沖各種材質所用的結構，各種折彎適用功能如下：7-1、直接1工程式折彎(無微調)，適合沖90以內的折彎且完全無彈性的材料(如下圖)。,42,41,拆零件(三),7-2、多工程式折彎(有微調，較占模具空間)，適合沖90以上的折彎或較複雜且有彈性的材料(如下圖)。,第一工程折彎,第二工程折彎,43,42,拆零件(四),7-4、下折彎是脫料板與下模將材料壓緊後，再以沖頭將材料向下彎曲成形。上折是脫料板與下模折彎頂出塊將材料壓緊後，在與下模折彎入子將材料上彎成形。頂出塊浮升高度要比折彎入子為高，亦須注意頂出塊彈簧的強度。,7-5、凵形及小於90之折彎要設脫料梢。,44,43,拆零件(五),7-5、直接1工程折彎搖擺微調式(較省模具空間)，適合沖有適合沖小於90以上的折彎且有彈性的材料(如下圖)。,8、脫料導位入子必須設沖頭引導錐度，以利沖頭順利進入(如下圖)。,45,44,拆零件(六),