冲切模具设计技术

1、l 衝床模具衝壓過程l 從廢料情況看出的資訊6廢料本質上就是成形孔的反像。即位置相反的相同部位。通過檢查廢料，你可以判斷上下模間隙是否正確。 l 沖切特性與模具間隙分 類 依 據類 別制件剪切面質量剪切面特征 (廢料) t=材料厚度模輥 (r)(2-5)%t (小)(47)%t(中)(810)%t(大)切斷面 (b)(5070)%t(3555)%t(1525)%t拉斷面(f)(2545)%t(小)(3555)%t(中)大毛邊 ,毛頭(h)稍大小超大破斷角 （）-6° 7°8° 11°制件精度撓曲F小小大尺寸精度下料稍小於沖模尺寸接近沖模尺寸小於沖模尺寸沖

2、孔稍小於沖頭尺寸接近沖頭尺寸小於沖頭尺寸模 具 壽 命短一般最高沖切力大中小l 正常的GAP 會有以下的優點1正常的切斷面及較高的尺寸精度。2較小的沖裁力及脫料效果好3.均勻的切斷面4. 減少刃磨次數、延長模具壽命5減小毛刺和翻邊。6孔徑一致不會刮花板材。7保持板材平直。8沖孔定位準確。l 間隙對尺寸精度及模具壽命的影響探討原因及目的：間隙小間隙大優點1更好的斷面質量2更高的尺寸精度2較小的沖裁力2模具壽命較高缺點1.磨擦大，模具壽命短。2.較大的沖裁力3. 因磨擦大互相撞擊而造成沖頭斷裂4沖頭底面與板料之間形成真空產生廢料反彈。1斷面質量差2尺寸精度差3等於做抽伸加工 容易跳屑4毛邊大l 沖

3、剪孔與沖剪外形時製品之臨界尺寸：長條或下料之邊緣接近時沖剪孔之界限 Smin (臨界值)與S (推薦值)之表 :mmP或L臨界值推薦值板厚t之範圍0.8以下0.81.61.63.23.255t以下Smin.1.21.5 * tSa2.02.53.83.85.55.5810t以下Smin.1.62 * tSa2.52.54.54.5881210t25.tSmin.2.02.5 * tSa3.03.05.55.5101015變形為t之5%以下為限。衝裁間隙選取(僅供參考) 見表4-2(見下頁)表4-2 沖切模具間隙(tx%) (單位:%)材質類 別精密正常最大軟鋼、低碳鋼256101012.5硬鋼

4、、高碳鋼489131518矽鋼片46712不銹鋼、中碳鋼367111115紅銅1347磷青銅25610洋白銅 (銅鎳鋅合金)25610鋁(軟)1348鋁(硬)25610Permalloy (高導磁鐵鎳合金)2568本表用於一般料厚，如遇料厚較厚時間隙比值應取大些;l 如何提高模具的使用壽命：1. 材料的類型及厚度。2. 是否選擇合理的下模間隙。3. 模具的結構形式。4. 材料衝壓時是否有良好的潤滑。5. 模具是否經過特殊的表面處理，如鍍鈦、碳素氮化鈦。6. 上下轉塔的對中性。7. 調整墊片的合理使用。8. 是否適當採用斜刃口模具。9. 儘量不用標準模具去加工非標準形狀。10. 機床模座是否已經

5、磨損。l 沖小孔沖頭及斜剪角時之條件當刃口不是斜刃口時，剪切強度為100%）斜剪角曲線表 大約5-6度左右衝壓力及壓力中心例如在表面稍有起伏之板（不是平坦表面），要沖孔時，在沖小孔沖頭如本節圖解所示，其剪斷表面有時賦予剪角。一般，刃尖徑在13mm以下時，剪斷表面做成凸狀，其以上之徑則做成凹狀。由此種剪角沖頭之刃尖與材料板接觸時不會因滑動而在沖頭尖端產生必要以上之彎曲作用，因此最好賦予剪角。此剪角之深度，圖表中以板厚乘係數表示之，使用板厚極薄時，亦可作成t之數倍之剪角。圖表中未列出，在細長裂口沖剪，L字或U字之溝沖剪時，如沖頭之刃尖為避免發生彎曲荷重，可作成同樣程度之剪角。目的：為減輕沖頭沖壓所

6、受之力(分散沖壓的力量)；指小沖頭而言。 刃尖徑為13以下 刃尖徑為13以上 刃尖徑為50以上l 沖頭所能沖孔之最小孔徑之臨界值：板材之抗拉強度B(kg/mm2)材質P與t之關係t=1.2mm以下t=1.2mm以上25銅、鋁0.45*t0.6*t36黃銅、青銅0.65*t0.8*t48軟鋼0.85*t1.0*t60硬鋼1.0*t1.2*t重負荷之沖小孔沖頭加襯套l 求最大剪斷荷重計算圖表與板材料之剪斷抵抗值最大剪斷荷重P1×t×或×d×t×各種材料板之抗剪應力值（/mm2）板材料軟質硬質黃銅223035400.8C7090鉛23磷青銅32404

7、0601.0C80105錫34鈹銅35454868不銹鋼5056鋁791316冷乹鋼（SPC）26以上矽鋼4555杜拉鋁2238碳鋼0.2C3240纖維918耐蝕鋁11180.3C3648雲母（Mica）t:0.5厚8t:0.2厚5鋅12200.4C4556尼龍賽璐珞36銅182225300.6C5572熱硬化性樹脂1013l 沖切力的計算沖切過程中，沖切抵抗力隨著沖頭之探入材料而增加，直到裂斷開始發生之後才急遞減少。此時的最大負荷除以沖切部份面積之值稱為最大沖切單位壓力。沖切力將隨模具間隙、切刃之形狀、材料的厚度、沖切速度等加工條件而有所差異。K1 值一般0.81.0有斜剪角時0.350.6

8、P= K1*L*T*B(拉抗強度 Kgf/mm2) P = 沖切力(Kgf) K1 = 修正係數，K1值 L = 線長 T = 板厚 B = 拉抗強度 (Kgf/mm2)l 脫料力的計算 K2 值一般0.050.2高速加工時0.30.4Ps= K2*PPs = 脫模力(Kgf)P = 沖切力K2 = 修正係數，K2值l 側向力的計算F = K3*PK3 值鋼板0.280.38矽鋼板0.17黃銅0.24銅0.140.17純鋁0.08Ps = 側向力(Kgf)P = 沖切力(Kgf)K3 = 修正係數，K3值l 模具刃磨量的計算由於刃口變鈍後的重新磨銳是將PUNCH 或DIES 的表面磨去一層（見

9、重磨後的表面線）以此除去鈍化的圓角，因此磨耗量以測邊的小圓角深度為量測標準，量測值即為需要磨去的量。而事實上這個小圓角深度就是毛頭厚度。l 一個沖大圓孔的簡易方法這種凸透鏡的模具可被製成你所需半徑尺寸。如果孔徑超出衝床公稱力，我們推薦使用(A)方案。用此模具沖出圓形的周邊。如果孔徑能在衝床公稱力範圍內沖成，那麼一個放射形模具和一凸透鏡模具就能在四次之內衝壓出所需的孔而無須旋轉模具(B)l 最後才向下成形當選用成形模具時，應避免進行向下成形操作，因為這樣會佔用太多垂直空間和導致額外的平整或彎曲板材工序。向下成形也可能陷入下模，然後被拉出轉塔，然而，如果向下成形是唯一的工藝選擇，那麼應該把它作為對

10、板材的最後一步處理工序。l 沖壓材料之下料工站容易因為以下因素造成跳屑:(1) 沖切間隙大.(2) 剪切面積大.衝子與廢料接觸,形成真空面積大,相應吸附力大.易將廢料帶起,造成跳屑. PUNCH 回抽時跟著PUNCH 跳出來DIES 表面上（本應該在DIES 的孔內的廢料）這個跳出的廢料會造成COIN 印痕，或甚至由於跳出的廢料被其他PUNCH 再次衝壓，而致使PUNCH 斷裂或撞向一邊而受傷(3) 新研磨下模刀口過於銳利.(4) 沖壓材料硬度高.(5) 非封閉式刀口。(6) 模具的入模量。每個工位模具衝壓時，入模量的要求是一定的，入模量小，易造成廢料反彈。l 沖壓材料之下料工站容易因為以下因

11、素造成跳屑解決對策:(1)衝子刃口邊緣倒斜角. 分散剪切力,避免衝子刃口易崩之不良.(2)沖子中間部分給予逃位,減少衝子與廢料接觸,形成真空面積.(3)用紅寶油石輕刮跳屑刀口,使廢料增加剪切阻力.(4)沖子加長下死點時,進入下模刀口的深度.(5)增加吸塵器吸取廢料.(6)設計段防止的克服.如:沖子加氣孔.下模刀口的夾料設計.(7)刀口披覆粗造化.l 剪切面要求達70%以上時,(1)第一刀粗胚下料需預留精修材料 50%t (單邊) (2)第一刀精修下料,沖壓間隙 2%t (0.008mm)(單邊) (3)改善下料面粗糙度:沖子拋光 => 0.6sl 刀口分刀應該避免設計在重要尺寸的下料處,如:(1)倒刺位置(2)接觸區,才不會造成沖壓件尺寸錯位或毛頭現象.l 刀口入塊逃角對模具衝壓的影響1. 刀口入塊逃角愈大廢料比較難卡在刀口入塊內，因此比較會跳屑。 2. 刀口入塊逃角愈大，磨耗愈快。3. 即使磨耗不變快，每次磨耗再研磨之後