五金模具设计原理

大智五金工程部:萬學兵五金沖模設計原理一﹑模具概述及其發展發展模具概念模具發展歷程八十年代普通的机械加工设备钳工技能起決定性作用九十年代CAD/CAM技术及数控技术的应用模具可以制造出來21世紀网络技术、计算机应用等IT技术采用模具設計信息思維及CAD/CAM技术深化应用汽车覆盖件模具发展精密快速多元化新材料二﹑模具設計原理設計原理2-1﹑工程分析原理2-2﹑結構設計原理設計原理工程分析思路確定功能尺寸和質量重點管制尺寸.分析產品結構﹐了解其用途及功能.根據公司實際情況制訂其制造流程根據以上分析召開開模檢討制訂合理的開模方案并執行工程分析NoteBook結構Keypart:LCD(12.1”,13.3”,14.1”15’’,17’’),CPU,HDD,CD-ROM/DVD-ROM/COMBO,FDD,GlidePad,Battery,ACAdapter,SDRAM/DDR,Keyboard,FAXModem,LAN,AntennaetcMetal:Thermal,hinge/hingesupport,FDDbracket,HDDplate/shielding,CD-ROMbracket,G/Pbracket,modemjackplate,I/Obracket,bottomplateetc.工程分析2.1.1,沖壓金屬件成本分析2-1﹑工程分析內容2.1.2,模具成本估價分析2.1.3,制程困難點及建議案的提出2.1.4,相關設備的選用2.1.5,胚料利用率2.1.6,工序分析考量原則工程分析2.1.1,沖壓金屬件成本分析原材料費用+loss3%沖壓工程二次加工配件作業不良(1%)營銷費用(10~15%)*stampingcost利潤(5%)包裝費運輸費攻牙﹑脫脂﹑點焊﹑鉚合﹑拉釘﹑烤漆﹑印刷﹑熱處理﹑發線﹑滾電﹑平面度調整﹑貼mylar工程分析2.1.2,模具成本估價分析客戶名稱模具型式產品名稱工程別/數產品料號沖床噸位模具編號材質/料厚SKD11素材設計硬材組立調試其他利潤率模具報價單材料費用加工費用人工費用小計費用項目五金件費用總計費用CNC加工線切割成型研磨模板項目入塊熱處理工程分析2.1.3,制程困難點及建議案的提出a.材質及毛邊方向;產品紋向b.最小沖裁邊距方孔至方孔邊方孔至方孔邊ab厚材薄材(不分材質)1.3t1.5tGI.EG.SPCC.AL.不銹鋼O材等不銹鋼1/4H級以上(T≧0.6)0.8圓孔至圓孔邊;圓孔至方孔邊1.5tT0.30.3≦T≦0.52t0.52t圓孔至圓孔邊;圓孔至方孔邊1.8tc.沖孔最小寬度確認T0.3h0.83t不銹鋼1/4H及以上軟鋼類GI.EG.AL不銹鋼材O材T≧0.32t2t（圖a）（圖b）工程分析2.1.3,制程困難點及建議案的提出d.折彎容許最小高度確認e.彎曲部位至孔邊緣最小值確認(2).當采用不銹鋼1/4H及以上材質,可考慮So值酌情加大.(1).產品材質選用軟鋼類材料,容許最小值參照表三:t之範圍So之最小值0.8MM以下2t1.6t1.3t0.8~1.6MM1.6MM以上（圓孔靠近彎曲邊）0.10.150.20.250.30.40.5Sd最小值1.5MM0.50.50.60.70.81.01.2說明:r≧0.3時,Sd之最小值可考慮包含r值大小(1).圓孔靠近彎曲部位參照左圖形狀.請參照表四:厚材(T≧0.6)(不分材質)薄材(不分材質)（圓孔靠近彎曲邊）工程分析2.1.3,制程困難點及建議案的提出（方孔靠近彎曲邊）(2).如方孔靠近彎曲部位時,如左圖示,請參照表五要求:50MM以上2MM3MM3.5MML之範圍SL之最小值25MM以下25~50（方孔靠近彎曲邊）f.彎曲內R角值確認(1).在檢查成品圖彎曲內R角時,如Rt時,需向客戶提出可否修正R值為零,以避免R角折彎回彈不易控制.(2).當產品材質選用不銹鋼1/4H及以上時,如內R角大小成為零,可能會產生折彎后龜裂現象.g.包角成形最大允許高度確認:彎曲部分在產品材質選用我們常用之軟鋼類材料,如GI.EG.SPCC等時,包角成形最大允許高度一般參照以下公式:HMAX=rc彎曲部分工程分析2.1.3,制程困難點及建議案的提出h.其它確認事項(1).現有產品設計是否存在因凸包成形而影響產品平面度要求.是否有更優良的改善方案?會導致模具不穩定的產品設計是否有建議設計修改方案?(3).產品成形不可靠部位是否有替代改善方案?(2).產品內孔及外形輪廓是否存在尖角?並考慮修成R角處理!產品開模問題點例子講解工程分析2.1.4,相關設備的選用沖床及輔助設備的選用送料機的選用安全檢知的選用叉車的選用夾模器的選用沖床類型的選用沖床大小的選用工程分析2.1.4.1,沖模壓力分配a.沖床公稱壓力是否足夠b.脫料力是否足夠及平衡c.模具工藝力中心是否和沖訂壓力中心重合工程分析沖裁工藝力內容:2.1.4.2,沖裁工藝力計算沖裁力卸料力推件力頂件力F=1.3T*L*tF卸=k*Fk=0.02~0.08F推=nk*Fk=0.025~0.10以下頂料彈性力量計算1.3—間隙不均刃口磨損等修正系數﹐T為抗剪系數L為沖裁周長材料厚度V形彎曲件的計算:F1=0.6KB2σb/R+tU形彎曲件的計算:F1=0.7KB2/R+t式中﹕F1------自由彎曲力B------彎曲件寬度(mm);t------彎曲件材料厚度(mm);R------彎曲內半徑(mm);σb------材料抗拉強度(Mpa)K------安全因數,一般取k=0.3彎曲力胚料的利用率主要取決于排樣工作的合理性。K=na/A*100%其可用K值來表示:通常用沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比作為衡量排樣的經濟性與合理性,一直稱為材料的利用率K--------材料利用率n---------每一條料生產的工件數a----------每個工件的面積(m㎡)A----------每一條料的面積(m㎡)2.1.5,胚料利用率工程分析工程分析2.1.5.1,產品展開★不同的成形方法決定了不同的展開方法.展品展開原則:展開修訂標准:a.沖孔取公差上限的70%。b.落料取公差的下限。c.折彎高度公差、位置公差取中間值(便于調整)。d.彈片加高0.2后進行展開設計圖一展開標准:1).90°直角展開L=a+b+ka.當t0.8時，k=0.4t b.當0.8=t1.2時，k=0.43t c.當1.2=t2.5時，k=0.45t d.當2.5t時，k=0.5t 直角展開e.產品尖角展開﹕薄材0.2﹔厚材0.3(0.5)工程分析2.1.5.1,產品展開圓角展開圖六圖五圖四3).圓角展開圓角展開包括直角和非直角兩種形式，其展開計算方式一樣，都是以展開中 性層弧長K計算。 L=a+b+為中性層弧長(其半徑為K) 中性層弧長半徑K為: R/T1[1,2)K=R+t 取值為:[2,3)[3,4)[4,5)50.320.380.400.420.450.50Z折展開拉長,因而它的展開也是按一般折彎展開.第一步:第二步:★當8tH5t時,也是分兩步折彎成形,第一步用山折成形,第二步最終成形,由于山折時材料基本上不★當H8t時,分兩次折彎來成形,它的展開按一般的折彎來展開.折階梯又名Z折,一般用三種方法成形,成形的方法不同,則展開的方法也不同.工程分析2.1.5.1,產品展開Z折展開0.50.80.91.01.21.51.72.03.00.50.080.80.150.080.080.080.90.300.130.130.131.00.450.180.170.150.130.120.101.20.630.350.300.250.180.160.141.50.900.600.500.400.250.220.200.180.152.01.351.050.970.900.700.400.300.250.202.51.801.501.421.351.200.800.700.400.303.02.302.001.901.801.601.301.200.800.403.53.802.502.402.302.101.801.601.200.504.03.303.002.902.802.602.302.101.700.604.53.400.503.203.002.702.502.201.005.03.703.503.203.002.601.30Z之值註:一般情況下,上述計算的展開值會偏大,因此,要對計算值做一定的補償修正.★當H5t時,Z折一次成形,展開公式如下:tZH產品展開圖同一個工件,由于采用了不同的排樣方式,節料效果大不一樣.2.1.5.2,胚料利用率排樣例工程分析排樣方式一------直排直排素材規格﹕SPTE:0.15*281w*L915(P=86.5)材料利用率﹕42.54%排樣方式一------斜排斜排素材規格﹕SPTE:0.15*249w*L915(P=81)48%材料利用率﹕排樣方式一------對頭直排SPTE:0.15*280w*L915(P=135.7)對頭直排規格﹕56%材料利用率﹕排樣方式一------對頭斜排對頭斜排規格﹕SPTE:0.15*191w*L915(P=146)51%材料利用率﹕2.1.5.3,胚料利用率排樣例對比圖工程分析a.開模類型制訂—工程模\連續模\ROBOT客戶的要求2.1.6,工序分析考量原則工程分析產量的考量b.工程數的制訂產品結構產線安排人數需求每工程CycleTime是否平均c.工程數分析原則先下外形﹑沖內孔﹐再折彎成形折彎由外向內折曲同一方向折彎安排在同一工序折彎邊離孔太近先折彎后沖孔抽凸會造成外形拉料，所以一般為先抽引再下外形折彎拉料可考慮補料折彎或產品對排形式產品尺寸較大或局部有拉料時可采用分段切邊需精確保証的尺寸在允許的情況下盡量放在后置工站加工示例產品模具工程分析實例講解BHR60_PA_141_LCD_BRK_L此兩件為141LCD左右支架﹐屬包絡成形件﹐模具成形時易拉料變形BHR60_PA_141_LCD_BRK_R工程分析單件排樣—個料單件產品展開圖單件產品排樣圖單件排樣素材規格﹕SUS304:0.8*216w*L1220(P=28.8)材料利用率﹕45.6%工程分析模具工程分析實例講解單件排樣—補料此件如果按產品展開排樣﹐雖然節省材料﹐但模具成形困難。所以模具設計時單件SUS304:0.8*272w*L1220(P=57)單件補料排樣圖考量方案為﹕---單邊補料單件排樣素材規格﹕材料利用率﹕21.1%模具工程分析實例講解左右件共用排樣LCD支架一般為左右兩支﹐考慮拉料及左右共性﹐設計時制訂方案為左右共用SUS304:0.8*280w*L1220(P=93.5)左右共出排樣圖左右共出產品展開圖﹕單件排樣素材規格﹕材料利用率﹕23.5%模具工程分析實例講解LCD支架一出二排樣材料利用率與模具設計考量LCD支架設計為一出二﹐不僅可克服模具拉料﹐還可大大提高材料利用率SUS304:0.8*269.5w*L1220(P=75)左右共出排樣圖左右共出產品展開圖﹕單件排樣素材規格﹕材料利用率﹕31.5%設計原理2-2﹑模具結構設計原理模架設計原理工作部分設計原理模具材料選用設計原理•模架設計原理模架設計原理﹕受力支撐平衡平行度﹑垂直度精密導向便于安裝及掉屑設計原理模座厚度?模板平行度?受力中心分配?2.1.1模架受力支撐平衡2.1.2精密導向外導柱內導柱2.1.3模架平行度&垂直度模具的工作質量及穩定性很大程度上取決于模架的平行度及垂直度﹐當產品在350mm以上模板需在450mm以上時﹐沖材料為t=0.15或t=0.1及以下厚度材料﹐模具模板間的平行度需保証在0.005以下﹐整個模具的垂直度需保証在0.01以下。所以當模具較大時采用分板結構模具。下模板﹑脫料板平行度相差0.1后的裝配狀況2.1.4便于安裝及掉屑模柄夾模器上下鎖板墊腳寬度吊挂螺絲設計原理2.2.2,