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沖壓模具結構與設計 一. 五金沖壓材料介紹 什么是沖壓材料? 沖壓材料是指適合沖壓成型工藝的材料，涉及到材料性能包括材料硬度，抗拉強度，抗剪切強度等。成型的工藝包括沖切，折彎，拉伸等。 常見的沖壓材料 (1). SPCC (2). SECC (3). SGCC (4).不銹鋼(5). SPTE馬口鐵 (6).洋白銅片（鎳銅合金）(7). 磷青銅片(8). 硬鋁合金 (9).碳素工具鋼 SPCC SPCC是以酸洗后的熱軋鋼卷在常溫下軋延至0.3~3.2mm后經清洗、退火及調質等過程制成。 該材料依用途可分為以下幾類： a.一般品質：SPCC，適合加工程度較低的產品，如沖切和折彎。 b.沖壓品質：SPCD，適合拉伸要求沖壓及高度成型的零組件。 c.深沖品質：SPCE，拉伸性能強于SPCD，表面需要電鍍，很少使用。 2. SECC (1).電鍍鋅鋼板是一般的冷軋鋼板在連續(xù)電鍍鋅產線 經過脫脂、酸洗、電鍍及各種后處理后的產品。 (2).SECC與SPCC一樣，根據拉伸等級分為SECC、SECD、SECE。 (3).SECC的特點是自身帶有鍍鋅層，防腐蝕性能良好，可以直接作為產品的外觀件，所以近幾年來，在電子行業(yè)廣泛應用并逐步取代SPCC。缺點是斷口容易生銹。 SECC的性能參數: SECC的性能除了拉伸性能外還有很多參數: 鍍鋅層種類:純鋅電鍍，合金鋅電鍍(Zn-Ni) 鍍鋅層厚度:E16/E16，E20/E20，E24/E24等 化成處理方式不同: a.通用：磷酸鋅處理，鉻酸鹽處理 b.耐指紋：特殊鉻酸鋅皮膜，樹脂脂皮膜等等 c.特殊皮膜 4. 硬度等級不同：S，1/4H，3/4H等等。 3. 磷青銅片PBS（Phosphor Bronze Spring) 磷青銅是青銅（銅鋅合金）添加脫氧劑（P）及其它微量元素如Fe組成的，具有較強的延展性和耐疲勞性。 主要作用：電氣開關，端子，EMI等彈片及導電材料，材料強度差于不銹鋼，一般表面需要電鍍。 分類：根據金屬元素的含量及加工工藝分，常用的牌號有C5102， C5191， C5212， C5210等。 4. 不銹鋼 (1) 分類：不銹鋼的種類很多，按照含碳量和金屬元素的不同分為SUS301，SUS302，SUS304，SUS410，SUS430，SUS434，SUS444等等。 (2) 性能：高硬，高強度，防腐蝕，焊接性能，抗菌性等等，根據產品對功能的要求選擇最適合的牌號。 5. 其它一些常用的材料 鋁合金：AL5052 碳素工具鋼: SK3，SK5，SK7 SPTE馬口鐵 CLP常用的不銹鋼材料 1. SUS301 (1).含鉻比較低，耐腐蝕性能較差，但是通過熱處理可以得到高抗拉強度和高硬度，彈性性能好，作為彈片接觸零件使用非常廣泛。 (2).按照熱處理的等級可以分為SUS301 1/4H，1/2H，3/4H，H，EH。其中SUS301-EH硬度最高可以達到520HV以上。 注意點：SUS301材料有金屬結晶性方向性，熱處理等級越高的越硬但脆，若成型時不注意易造成折角及側壁裂紋。 2. SUS304 含碳量低于SUS301，所以強度硬度低于301，但由于添加了Ni抗腐蝕能力較強。通過熱處理能夠得到較高強度和硬度的材料，廣泛應用于EMI要求的cover和Bracket. 3. 特殊功能要求的不銹鋼產品 ａ．外觀件：光面，絨面，耐指紋 �。猓�添加特殊的元素達到一些特殊的性能要求，如添加Ag增加抗菌性能等等。 二. 沖壓模具結構 按照模具功能分類: 下料模（復合模） 折彎模 沖孔模 拉伸模 按照模具工作方式分類： a. 單工程模 b. 連續(xù)模 c. 工程連續(xù)模（Robot) 1. 下料模結構 2. 沖孔模結構 3. 折彎模結構 三. 沖壓模具初步介紹 沖模開發(fā)主要分為以下幾個步驟： 沖壓工藝分析 產品圖重組 產品圖展開 坯料布置 模具組立 拆圖，標注 1. 沖壓工藝分析 沖壓工藝分析主要考量： 沖壓工藝的可行性和安全性 模具精密等級確定 模具壽命和產能等級確定 模具結構選擇 模具元件材質選擇 沖壓能做的事情 2. 制作重組圖 外形尺寸重組目標值 外形沖切加工其外形尺寸由母模決定，母模在沖切過程中會不斷磨損，所以產品尺寸會越來越小，為了提高產品的尺寸精度，提高模具使用壽命，重組值應取小于公差中央值，一般取公差公差負側的50%~70%。 b. 孔尺寸之重組值 沖孔尺寸由沖頭決定，由于沖頭會不斷磨損，使得沖孔不斷減小，所以沖孔的重組值取公差正側的50%~70% c. 彎曲部分尺寸之重組值 折彎部分尺寸受折彎展開系數影響比較大，為了提高產品尺寸精度，一般折彎尺寸的重組值取公差的中間值。 3. 產品圖展開 彎曲制品產品展開計算標準： (1). 概算法: 分為直邊部分與彎曲部分，以中立面的長度之和求得的方法。 (2). 外側尺寸加算法：彎曲處很多時的計算法是先將外側尺寸全部加算，從其和減去取決于板厚和彎曲半徑兩要素的伸長量。 四. 沖壓模具常用標準化結構 壓線入子結構 壓線的目的： (1). 材料預變形，減少折彎時的阻力，使折彎時的尺寸更為準確。 (2). 防止折彎時產生的拉料變形。 2. 壓筋入子結構 壓筋目的 減小折彎時的回彈，使折彎尺寸更準確。 減小折彎時所產生的拉料變形。 注：滑塊用于折彎成形時，滑塊要做壓筋。 3. 壓毛邊入子 （1）壓毛邊的形式 內孔壓毛邊﹐產品周邊壓毛邊。 （2）壓毛邊入子的加工方法： 先線割好入子外形﹐將入子放入模板入子孔內﹐下面墊高0.22mm﹐用Φ4球刀依入子周邊加工﹐尺寸見下圖示意。(料厚為0.8T) 4. 預剪結構 連續(xù)模帶料部分在最后一站剪切或剪斷成形﹐產品要求外觀或手可觸摸處均無毛邊﹐因此要求模具在剪切的前一站進行預剪(也稱為預壓毛邊)。 設計時﹐先要判定毛邊的方向﹐確定預剪在上模還是在下模﹐其結構及具體設計尺寸如下﹕ 5. 連剪帶折彎結構 作業(yè)說明： 先剪后折刀口高度為一個料厚，斜1.5度，目的是減少沖頭同切口之間的接觸面，以便減少摩擦。 沖頭切口底部直2mm，是為了保證刀口強度，防止崩刃。沖頭折彎邊高度為1.5T，這樣可保證先剪斷后折邊。 6. 頂料銷設計標準 一．選用原則 1.一般選用Φ8.0的LB型頂料銷。若位置不夠時可選用Φ6.0型的頂料銷。 2.當所需頂料力很大，位置又夠時可選用Φ10.0的頂料銷. 3.頂料銷長度的選擇，應注意參考以下原則： (1).選用標準長度，并考慮可否不需要在模板上沉孔。 (2).頂出高度<=10MM時，一般選用Φ8.0的頂料銷﹔頂出高度>=10.0MM時，選擇其它標準規(guī)格的頂料銷. (3).避免開模時彈簧頂住模板臺階處的現象。 (4).鐵氟龍材質LB型頂料銷適用于鋁材，銅材等材質。規(guī)格為Φ8.0*25，Φ8.0*30，Φ8.0*35，Φ8.0*40 二．排布規(guī)則 （1）抽孔，抽凸周圍對稱排配頂料銷，也可采用內脫料的形式脫料。 （2）折彎時如使用頂料銷脫料，在凸模上折彎邊每隔20-30MM排配一個頂料銷，折彎拐角處一定要排配一個頂料銷，頂料銷四分點距折彎邊2.5MM. （3）折單邊時，折彎邊頂料銷按上述原則排配，非折彎邊視大小均勻分布2-4個頂料銷。 頂料銷的排配一般保證頂料銷逃孔邊到材料邊或模具相應刃口邊距離為4MM，注意其位置尺寸盡量圓整到整數或小數點后一位。 內孔精定位銷兩邊一般對稱排配兩個頂料銷，外形精定位可視需要礁定是否安裝頂料銷。 另外頂料銷的排配還要考慮整個工件的穩(wěn)定性 6.打沙拉孔設計標準 沙拉孔的成形步驟:a.先打沙拉后沖孔 b.先沖孔后打沙拉 c.先沖孔，打沙拉，再沖孔 沙拉孔分為兩種：a.淺沙拉孔 b.深沙拉孔 1. 淺沙拉孔分為三個步驟，第一步，先沖底孔，第二步，打沙拉孔，第三步，再沖沙拉過孔，具體尺寸見下圖示意. 2. 深沙拉孔分為兩個步驟，第一步，先沖底孔，第二步，打沙拉孔 7.滑塊結構設計標準 滑塊固定形式常用的有如下幾種﹕ 適用于中小形滑塊﹐依靠滑塊的垂直邊限位(如圖1)﹔ 適用于以共用方式加工的大型滑塊﹐限位塊采用入塊形式(如圖2)﹔ 適用于需快速裝卸的大中型滑塊﹐依靠滑塊底部的限位板限位(如圖3)﹔ 適用于需要滑塊在接觸料片前先復位的場合﹐靠滑塊中的頂料銷作用﹐先將滑塊復位﹐頂料銷長度通常為7mm﹐浮出端面2.0mm﹐選用紅色扁線彈簧。(如圖4) 適用于要求中間垂直p上下運動﹐左右滑塊水平運動的塊合﹐中間滑塊依靠內導柱導向﹐左右滑塊用等高套筒限位﹐等高套筒長度取夾板厚度加0.5mm。(如圖5) 滑塊通用結構及尺寸 配合部分大滑塊及模板通常取外角為R1.0﹐內角取R0.8﹐如圖(9)所示;小滑塊及模板取外角R0.5內角取R0.3 圖(7)(8)為滑塊常用的結構形式. 圖(6)用用于滑塊尺寸較小而無法設置燕尾﹐或采用圖(7)(8)的形式﹐模板在滑塊W方向尺寸干涉時﹐圖中尺寸A，B，C，D一般最小取3mm; 滑塊配合間隙(圖中影線部分)﹕ (1) 材料厚度大于或等于0.6時﹐模板相應單邊放大間隙0.03，滑塊不放間隙﹔ (2) 材料厚度小于0.6時﹐模板相應處單邊放大間隙0.02﹐滑塊不放間隙﹔ (3) 大中型滑塊割共用時﹐設計者僅需繪出滑塊理論形狀﹐共用處的階梯斷面及間隙由加工部門自行處理﹐共用滑塊配合間隙一般取0.02。 e. 滑塊斜角P在15度內時可任取﹔當大于15度時﹐只能取30度及45度兩種﹐斜角最大不超過45度。 f. 滑塊斜角優(yōu)先選用5°﹐10°﹐30°﹐45°幾種規(guī)格。 滑塊設計注意事項 滑塊垂直運動行程一般不得大于滑塊厚度的一半﹔ 為確�；瑝K活動可靠﹐滑塊頂部應布置適當數量的浮升銷或彈簧﹔ 當滑塊以共用形式加工時﹐應將兩滑塊繞模板中心旋轉180度進行加工﹐此時設計人員不需將圖元旋轉﹐調整工作由加工部門自行處理﹔ 如圖(12)所示﹐當模板中間有小滑塊時﹐若滑塊斜度小于或等于15度﹐導滑槽可直接在模板上割出﹔若滑塊斜度大于15度﹐模板上的導槽最好改為入塊形式。 8.滾軸，折刀設計標準 (1) 滾軸 一般情況下，滾軸選用Φ8.00，特殊時可選用Φ6.00或Φ4.00。 滾軸若沒有讓位加工，可不需出圖。 (2) 折刀 折刀采用夾板銑槽，內六角螺絲(M10)固定。 H取值小于內脫板厚度.折刀上部內磨0.1作用主要是防止折刀將材料刮傷。 有內導柱時折刀與內脫板的間隙為+0.1，無內導柱時折刀與內脫間隙為0.02. 9.側刃定位設計標準 a. 模設計中﹐為使材料送料精確，使用節(jié)距定位來保證材料的送料步距。節(jié)距定位一般有切舌式和側刃定位兩種方式。因采用側刃定位尺寸穩(wěn)定﹐固常使用。 b. 側刃剪切材料的寬度e對于一般材料e取值為2.0mm;對于沖剪薄(T≦0.3mm)時e取值為1.5mm。側刃定位塊與沖頭的間隙為0.01mm.﹔與沖剪后材料的間隙為0.03mm。側刃定位塊尺寸請參考標準件”節(jié)距定位塊”。結構方式請詳見(圖一)﹕ 10.限位柱設計標準 (1). 在模具設計中﹐為了防止模具在空打時打壞零件﹐如字模﹐壓線印﹔以及一些特殊模具力的不平衡情況時﹐而加以限位柱以其承受力量。 (2). 限位方式可以分為模內限位和模外限位兩種。一般Φ20的用于模內限位﹐而Φ30和Φ40的用于模外位。 (3). 限位柱據體尺寸請參考標準件”限位柱”。 (4). 限位柱的高度﹐如若是字模﹐壓線印加限位柱﹐在模內只需突出模板(0.6~0.8T)﹐在模外加限位柱上下限位柱高度平分﹐但平分為整數為佳 ﹐或是有較大高度差以此防呆。 11.兩用銷設計標準 a. 選用兩用銷:兩用浮升銷的選用不僅要考慮材料的厚度﹐還要考慮模具的大小(原則為優(yōu)先取大)。具體尺寸可參考標準品”兩用浮升銷”。兩用浮升銷與之相關尺寸(如圖)。 b. 兩用浮升銷在脫料板上的讓位深度，直接影響工件的品質﹐如讓位過深或過淺時﹐材料的料邊會被壓傷﹐甚而會把材料剪斷。為減少這一現象的出現﹐根據標準兩用銷的規(guī)格﹐而確定脫料板的讓位深度尺寸可參考圖中之表。 c. 開模時﹐若兩用浮升銷的浮升高度超過內導柱開模時導向長度時﹐當導柱離開下模時﹐浮升銷的頭部仍在脫料板內﹐如若浮升銷脫板讓位間隙太小﹐且開模力不平衡﹐會把浮升銷碰斷﹐故規(guī)定浮升銷的脫板讓位單邊為2.0mm。但若是薄材或料寬過小時﹐請依據實際情況確定脫板讓位間隙。浮升銷不僅有定位﹐浮升的作用﹐而又要使送料順利﹐故而規(guī)定剪切前材料與 d. 浮升銷的間隙為0.10mm;剪切后材料與浮升銷的間隙為0.03mm。 12.定位設計標準 由於產品尺寸精度及配合性要求越來越高，在模具設計時，定位是不可忽視的。 a. 定位按位置分為內定位和外定位兩種。 b. 內定位塊(銷)A與產品間隙位0.03mm，外定位塊(銷)B與產品間隙為0.05mm。 c. 內定位兩邊必須有對稱頂料銷D，其與內定位間隙如圖。若無內定位塊(銷)A時，外定位塊B與工件間隙應為0.03mm。 d. 外定位根據實際情況可先用異形或圓形，但是盡可能用剪切後的邊來定位。 e. 外定位其有效部分應比內定位有效部分高出3-5mm。 f. 內定位脫料板讓位割單+0.05mm.外定位銷脫料板鑽單+0.5mm異形外定位脫料板讓位割+0.1mm。 13.抽牙結構設計標準 抽牙制作標準﹕ 抽牙的計算原理為體積不變的原理﹐一般抽孔高度取H=3P(P為牙距)。R=EF﹐∵T*AB=(H-EF)EF+π*EF*EF/4， ∴AB={H*EF+(π/4-1)EF*EF， ∴預沖孔=ψD-2AB. T≦0.5時﹐取EF=100﹪T 0.51k7紅軟基地

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