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沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 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(qiáng)度，抗剪切強(qiáng)度等。成型的工藝包括沖切，折彎，拉伸等。 常見(jiàn)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(jīng)清洗、退火及調(diào)質(zhì)等過(guò)程制成。 該材料依用途可分為以下幾類(lèi)： a.一般品質(zhì)：SPCC，適合加工程度較低的產(chǎn)品，如沖切和折彎。 b.沖壓品質(zhì)：SPCD，適合拉伸要求沖壓及高度成型的零組件。 c.深沖品質(zhì)：SPCE，拉伸性能強(qiáng)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(chǎn)線(xiàn) 經(jīng)過(guò)脫脂、酸洗、電鍍及各種后處理后的產(chǎn)品。 (2).SECC與SPCC一樣，根據(jù)拉伸等級(jí)分為SECC、SECD、SECE。 (3).SECC的特點(diǎn)是自身帶有鍍鋅層，防腐蝕性能良好，可以直接作為產(chǎn)品的外觀(guān)件，所以近幾年來(lái)，在電子行業(yè)廣泛應(yīng)用并逐步取代SPCC。缺點(diǎn)是斷口容易生銹。 SECC的性能參數(shù): SECC的性能除了拉伸性能外還有很多參數(shù): 鍍鋅層種類(lèi):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(shù)脂脂皮膜等等 c.特殊皮膜 4. 硬度等級(jí)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(qiáng)的延展性和耐疲勞性。 主要作用：電氣開(kāi)關(guān)，端子，EMI等彈片及導(dǎo)電材料，材料強(qiáng)度差于不銹鋼，一般表面需要電鍍。 分類(lèi)：根據(jù)金屬元素的含量及加工工藝分，常用的牌號(hào)有C5102， C5191， C5212， C5210等。 4. 不銹鋼 (1) 分類(lèi)：不銹鋼的種類(lèi)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(qiáng)度，防腐蝕，焊接性能，抗菌性等等，根據(jù)產(chǎn)品對(duì)功能的要求選擇最適合的牌號(hào)。 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(guò)熱處理可以得到高抗拉強(qiáng)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(jí)可以分為SUS301 1/4H，1/2H，3/4H，H，EH。其中SUS301-EH硬度最高可以達(dá)到520HV以上。 注意點(diǎn)：SUS301材料有金屬結(jié)晶性方向性，熱處理等級(jí)越高的越硬但脆，若成型時(shí)不注意易造成折角及側(cè)壁裂紋。 2. SUS304 含碳量低于SUS301，所以強(qiáng)度硬度低于301，但由于添加了Ni抗腐蝕能力較強(qiáng)。通過(guò)熱處理能夠得到較高強(qiáng)度和硬度的材料，廣泛應(yīng)用于EMI要求的cover和Bracket. 3. 特殊功能要求的不銹鋼產(chǎn)品 ａ．外觀(guān)件：光面，絨面，耐指紋 �。猓�添加特殊的元素達(dá)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(jié)構(gòu) 按照模具功能分類(lèi): 下料模（復(fù)合模） 折彎模 沖孔模 拉伸模 按照模具工作方式分類(lèi)： a. 單工程模 b. 連續(xù)模 c. 工程連續(xù)模（Robot) 1. 下料模結(jié)構(gòu) 2. 沖孔模結(jié)構(gòu) 3. 折彎模結(jié)構(gòu) 三. 沖壓模具初步介紹 沖模開(kāi)發(fā)主要分為以下幾個(gè)步驟： 沖壓工藝分析 產(chǎn)品圖重組 產(chǎn)品圖展開(kāi) 坯料布置 模具組立 拆圖，標(biāo)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(jí)確定 模具壽命和產(chǎn)能等級(jí)確定 模具結(jié)構(gòu)選擇 模具元件材質(zhì)選擇 沖壓能做的事情 2. 制作重組圖 外形尺寸重組目標(biāo)值 外形沖切加工其外形尺寸由母模決定，母模在沖切過(guò)程中會(huì)不斷磨損，所以產(chǎn)品尺寸會(huì)越來(lái)越小，為了提高產(chǎn)品的尺寸精度，提高模具使用壽命，重組值應(yīng)取小于公差中央值，一般取公差公差負(fù)側(cè)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(huì)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(cè)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(kāi)系數(shù)影響比較大，為了提高產(chǎn)品尺寸精度，一般折彎尺寸的重組值取公差的中間值。 3. 產(chǎn)品圖展開(kāi) 彎曲制品產(chǎn)品展開(kāi)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)： (1). 概算法: 分為直邊部分與彎曲部分，以中立面的長(zhǎng)度之和求得的方法。 (2). 外側(cè)尺寸加算法：彎曲處很多時(shí)的計(jì)算法是先將外側(cè)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(zhǎng)量。 四. 沖壓模具常用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu) 壓線(xiàn)入子結(jié)構(gòu) 壓線(xiàn)的目的： (1). 材料預(yù)變形，減少折彎時(shí)的阻力，使折彎時(shí)的尺寸更為準(zhǔn)確。 (2). 防止折彎時(shí)產(chǎn)生的拉料變形。 2. 壓筋入子結(jié)構(gòu) 壓筋目的 減小折彎時(shí)的回彈，使折彎尺寸更準(zhǔn)確。 減小折彎時(shí)所產(chǎn)生的拉料變形。 注：滑塊用于折彎成形時(shí)，滑塊要做壓筋。 3. 壓毛邊入子 （1）壓毛邊的形式 內(nèi)孔壓毛邊﹐產(chǎn)品周邊壓毛邊。 （2）壓毛邊入子的加工方法： 先線(xiàn)割好入子外形﹐將入子放入模板入子孔內(nèi)﹐下面墊高0.22mm﹐用Φ4球刀依入子周邊加工﹐尺寸見(jiàn)下圖示意。(料厚為0.8T) 4. 預(yù)剪結(jié)構(gòu) 連續(xù)模帶料部分在最后一站剪切或剪斷成形﹐產(chǎn)品要求外觀(guān)或手可觸摸處均無(wú)毛邊﹐因此要求模具在剪切的前一站進(jìn)行預(yù)剪(也稱(chēng)為預(yù)壓毛邊)。 設(shè)計(jì)時(shí)﹐先要判定毛邊的方向﹐確定預(yù)剪在上模還是在下模﹐其結(jié)構(gòu)及具體設(shè)計(jì)尺寸如下﹕ 5. 連剪帶折彎結(jié)構(gòu) 作業(yè)說(shuō)明： 先剪后折刀口高度為一個(gè)料厚，斜1.5度，目的是減少?zèng)_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(qiáng)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(xiāo)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 一．選用原則 1.一般選用Φ8.0的LB型頂料銷(xiāo)。若位置不夠時(shí)可選用Φ6.0型的頂料銷(xiāo)。 2.當(dāng)所需頂料力很大，位置又夠時(shí)可選用Φ10.0的頂料銷(xiāo). 3.頂料銷(xiāo)長(zhǎng)度的選擇，應(yīng)注意參考以下原則： (1).選用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，并考慮可否不需要在模板上沉孔。 (2).頂出高度<=10MM時(shí)，一般選用Φ8.0的頂料銷(xiāo)﹔頂出高度>=10.0MM時(shí)，選擇其它標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的頂料銷(xiāo). (3).避免開(kāi)模時(shí)彈簧頂住模板臺(tái)階處的現(xiàn)象。 (4).鐵氟龍材質(zhì)LB型頂料銷(xiāo)適用于鋁材，銅材等材質(zhì)。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?chē)鷮?duì)稱(chēng)排配頂料銷(xiāo)，也可采用內(nèi)脫料的形式脫料。 （2）折彎時(shí)如使用頂料銷(xiāo)脫料，在凸模上折彎邊每隔20-30MM排配一個(gè)頂料銷(xiāo)，折彎拐角處一定要排配一個(gè)頂料銷(xiāo)，頂料銷(xiāo)四分點(diǎn)距折彎邊2.5MM. （3）折單邊時(shí)，折彎邊頂料銷(xiāo)按上述原則排配，非折彎邊視大小均勻分布2-4個(gè)頂料銷(xiāo)。 頂料銷(xiāo)的排配一般保證頂料銷(xiāo)逃孔邊到材料邊或模具相應(yīng)刃口邊距離為4MM，注意其位置尺寸盡量圓整到整數(shù)或小數(shù)點(diǎn)后一位。 內(nèi)孔精定位銷(xiāo)兩邊一般對(duì)稱(chēng)排配兩個(gè)頂料銷(xiāo)，外形精定位可視需要礁定是否安裝頂料銷(xiāo)。 另外頂料銷(xiāo)的排配還要考慮整個(gè)工件的穩(wěn)定性 6.打沙拉孔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 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?zèng)_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(gè)步驟，第一步，先沖底孔，第二步，打沙拉孔，第三步，再?zèng)_沙拉過(guò)孔，具體尺寸見(jiàn)下圖示意. 2. 深沙拉孔分為兩個(gè)步驟，第一步，先沖底孔，第二步，打沙拉孔 7.滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 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(fù)位的場(chǎng)合﹐靠滑塊中的頂料銷(xiāo)作用﹐先將滑塊復(fù)位﹐頂料銷(xiāo)長(zhǎng)度通常為7mm﹐浮出端面2.0mm﹐選用紅色扁線(xiàn)彈簧。(如圖4) 適用于要求中間垂直p上下運(yùn)動(dòng)﹐左右滑塊水平運(yùn)動(dòng)的塊合﹐中間滑塊依靠?jī)?nèi)導(dǎo)柱導(dǎo)向﹐左右滑塊用等高套筒限位﹐等高套筒長(zhǎng)度取夾板厚度加0.5mm。(如圖5) 滑塊通用結(jié)構(gòu)及尺寸 配合部分大滑塊及模板通常取外角為R1.0﹐內(nèi)角取R0.8﹐如圖(9)所示;小滑塊及模板取外角R0.5內(nèi)角取R0.3 圖(7)(8)為滑塊常用的結(jié)構(gòu)形式. 圖(6)用用于滑塊尺寸較小而無(wú)法設(shè)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(shí)﹐圖中尺寸A，B，C，D一般最小取3mm; 滑塊配合間隙(圖中影線(xiàn)部分)﹕ (1) 材料厚度大于或等于0.6時(shí)﹐模板相應(yīng)單邊放大間隙0.03，滑塊不放間隙﹔ (2) 材料厚度小于0.6時(shí)﹐模板相應(yīng)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(shí)﹐設(shè)計(jì)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(mén)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(nèi)時(shí)可任取﹔當(dāng)大于15度時(shí)﹐只能取30度及45度兩種﹐斜角最大不超過(guò)45度。 f. 滑塊斜角優(yōu)先選用5°﹐10°﹐30°﹐45°幾種規(guī)格。 滑塊設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 滑塊垂直運(yùn)動(dòng)行程一般不得大于滑塊厚度的一半﹔ 為確�；瑝K活動(dòng)可靠﹐滑塊頂部應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的浮升銷(xiāo)或彈簧﹔ 當(dāng)滑塊以共用形式加工時(shí)﹐應(yīng)將兩滑塊繞模板中心旋轉(zhuǎn)180度進(jìn)行加工﹐此時(shí)設(shè)計(jì)人員不需將圖元旋轉(zhuǎn)﹐調(diào)整工作由加工部門(mén)自行處理﹔ 如圖(12)所示﹐當(dāng)模板中間有小滑塊時(shí)﹐若滑塊斜度小于或等于15度﹐導(dǎo)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(dǎo)槽最好改為入塊形式。 8.滾軸，折刀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (1) 滾軸 一般情況下，滾軸選用Φ8.00，特殊時(shí)可選用Φ6.00或Φ4.00。 滾軸若沒(méi)有讓位加工，可不需出圖。 (2) 折刀 折刀采用夾板銑槽，內(nèi)六角螺絲(M10)固定。 H取值小于內(nèi)脫板厚度.折刀上部?jī)?nèi)磨0.1作用主要是防止折刀將材料刮傷。 有內(nèi)導(dǎo)柱時(shí)折刀與內(nèi)脫板的間隙為+0.1，無(wú)內(nèi)導(dǎo)柱時(shí)折刀與內(nèi)脫間隙為0.02. 9.側(cè)刃定位設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) a. 模設(shè)計(jì)中﹐為使材料送料精確，使用節(jié)距定位來(lái)保證材料的送料步距。節(jié)距定位一般有切舌式和側(cè)刃定位兩種方式。因采用側(cè)刃定位尺寸穩(wěn)定﹐固常使用。 b. 側(cè)刃剪切材料的寬度e對(duì)于一般材料e取值為2.0mm;對(duì)于沖剪薄(T≦0.3mm)時(shí)e取值為1.5mm。側(cè)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(cè)刃定位塊尺寸請(qǐng)參考標(biāo)準(zhǔn)件”節(jié)距定位塊”。結(jié)構(gòu)方式請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)(圖一)﹕ 10.限位柱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (1). 在模具設(shè)計(jì)中﹐為了防止模具在空打時(shí)打壞零件﹐如字模﹐壓線(xiàn)印﹔以及一些特殊模具力的不平衡情況時(shí)﹐而加以限位柱以其承受力量。 (2). 限位方式可以分為模內(nèi)限位和模外限位兩種。一般Φ20的用于模內(nèi)限位﹐而Φ30和Φ40的用于模外位。 (3). 限位柱據(jù)體尺寸請(qǐng)參考標(biāo)準(zhǔn)件”限位柱”。 (4). 限位柱的高度﹐如若是字模﹐壓線(xiàn)印加限位柱﹐在模內(nèi)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(shù)為佳 ﹐或是有較大高度差以此防呆。 11.兩用銷(xiāo)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) a. 選用兩用銷(xiāo):兩用浮升銷(xiāo)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(biāo)準(zhǔn)品”兩用浮升銷(xiāo)”。兩用浮升銷(xiāo)與之相關(guān)尺寸(如圖)。 b. 兩用浮升銷(xiāo)在脫料板上的讓位深度，直接影響工件的品質(zhì)﹐如讓位過(guò)深或過(guò)淺時(shí)﹐材料的料邊會(huì)被壓傷﹐甚而會(huì)把材料剪斷。為減少這一現(xiàn)象的出現(xiàn)﹐根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)兩用銷(xiāo)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(kāi)模時(shí)﹐若兩用浮升銷(xiāo)的浮升高度超過(guò)內(nèi)導(dǎo)柱開(kāi)模時(shí)導(dǎo)向長(zhǎng)度時(shí)﹐當(dāng)導(dǎo)柱離開(kāi)下模時(shí)﹐浮升銷(xiāo)的頭部仍在脫料板內(nèi)﹐如若浮升銷(xiāo)脫板讓位間隙太小﹐且開(kāi)模力不平衡﹐會(huì)把浮升銷(xiāo)碰斷﹐故規(guī)定浮升銷(xiāo)的脫板讓位單邊為2.0mm。但若是薄材或料寬過(guò)小時(shí)﹐請(qǐng)依據(jù)實(shí)際情況確定脫板讓位間隙。浮升銷(xiāo)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(xiāo)的間隙為0.10mm;剪切后材料與浮升銷(xiāo)的間隙為0.03mm。 12.定位設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 由於產(chǎn)品尺寸精度及配合性要求越來(lái)越高，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，定位是不可忽視的。 a. 定位按位置分為內(nèi)定位和外定位兩種。 b. 內(nèi)定位塊(銷(xiāo))A與產(chǎn)品間隙位0.03mm，外定位塊(銷(xiāo))B與產(chǎn)品間隙為0.05mm。 c. 內(nèi)定位兩邊必須有對(duì)稱(chēng)頂料銷(xiāo)D，其與內(nèi)定位間隙如圖。若無(wú)內(nèi)定位塊(銷(xiāo))A時(shí)，外定位塊B與工件間隙應(yīng)為0.03mm。 d. 外定位根據(jù)實(shí)際情況可先用異形或圓形，但是盡可能用剪切後的邊來(lái)定位。 e. 外定位其有效部分應(yīng)比內(nèi)定位有效部分高出3-5mm。 f. 內(nèi)定位脫料板讓位割單+0.05mm.外定位銷(xiāo)脫料板鑽單+0.5mm異形外定位脫料板讓位割+0.1mm。 13.抽牙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 抽牙制作標(biāo)準(zhǔn)﹕ 抽牙的計(jì)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(yù)沖孔=ψD-2AB. T≦0.5時(shí)﹐取EF=100﹪T 0.51k7紅軟基地

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