结构设计知识(五金)

AVCConfidential研發部內部培訓資料

2010/06/20結構設計知識(五金）第一页，共四十五页。主要內容■

金屬件成型基本工藝■

沖壓件結構設計理論分析■

目前常用沖壓用鋼的種類及常識■

沖壓模具簡介

第二页，共四十五页。■

金屬件成型基本工藝

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分離工序（落料/沖孔）.

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折邊（Z折/包邊折彎/任意角度折彎）.

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抽引.

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凸包/沖橋.

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反折/拍平.

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字模刻印.

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鉚合/互鉚.

第三页，共四十五页。落料廢料產品落料﹕用沖頭沿封閉線沖切材料,沖下來之材料為產品.沖孔產品廢料沖孔﹕用沖頭沿封閉線沖切材料﹐沖下來之材料為廢料.●

分離工序:第四页，共四十五页。●

彎曲/折邊:折90度此處為Z折彎曲

:圖片所示為折90度,Z折和包角折彎,其它當

然還有各種非90度折彎或是巽形彎曲.包角折彎第五页，共四十五页。●

翻孔與凸點a.此處為翻孔其厚度一般小于一個料厚.b.此處為翻孔后壓平.c.接觸凸點d.打沙拉,用來裝拉釘或鎖螺絲.

其角度一般為120度,一般分三步成形.e.此處為抽牙,

其厚度需根據抽牙規格來確定.f.定位凸點,以刺破的方式成形.

凸點的高度一般為T-0.2.第六页，共四十五页。●

凸包與沖橋有工藝孔之打橋式,先沖孔工藝,再成形橋式,

沖頭仿形,入塊可做平的.無工藝孔之打橋式,用刺破形式成形,需加脫料.凸包成形,凸包較高較大時,需整形,打凸時沖頭仿形即可,整形時,凸包四周需做壓筋.第七页，共四十五页。●

反折拍平拍平后兩片料貼在一起,若反折邊較短,

可直接用壓平式成形,若反折邊較長,

則需用側推形式成形.反折邊較短,一般指不超過4mm,用壓平.反折邊較長,或整條大邊反折,

用側推成形.第八页，共四十五页。一般格式如圖P/N料號廠家代號

年月日●

字模與MARK線打標識線表示方向或位置.第九页，共四十五页。●

鉚合方式介紹也可由抽牙方式鉚合,

具體結構由后續介紹.螺柱形式,根據產品的組裝要求,可選用螺柱連接,螺柱規格可由ME確定.此類同一產品中的兩面連接,可由拉釘連接,具體可見沖壓廠打釘線.第十页，共四十五页。■

沖壓件結構設計理論分析

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落料工藝.

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沖孔工藝.

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裁切工藝.

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邊界工藝.

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彎曲工藝.

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拉伸工藝.

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折邊工藝.

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拍平工藝.

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切口工藝.

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提高材料強度工藝.

第十一页，共四十五页。●

沖壓件結構設計理論及應用常識

冲压件的设计不仅应保证具有良好的使用性能，而且也应具有良好的工艺性能，以减少材料的消耗、延长模具寿命、提高生产率、降低成本及保证冲压件质量等。影响冲压件工艺性的主要因素有：冲压件的形状、尺寸、精度及材料等。

第十二页，共四十五页。冲裁件的凸出或凹入部分的深度和宽度，一般情况下，应不小于1.5t(t为料厚)，同时应该避免窄长的切口与和过窄的切槽，以便增大模具相应部位的刃口强度。●

冲裁件应避免窄长的悬臂与狭槽.第十三页，共四十五页。●

最小沖孔直徑或方孔的最小邊長.

冲孔时,应受到冲头强度的限制,冲孔的尺寸不能太小,否则容易损坏冲头.最小冲孔直径及最小边长參见附表.

t—材料厚度

第十四页，共四十五页。●

冲裁的孔间距与孔边距.

零件的冲孔边缘离外形的最小距离随零件与孔的形状不同有一定的限制,见附图.当冲孔边缘与零件外形边缘不平行时,该最小距离应不小于材料厚度t.平行时,应不小于1.5t.

第十五页，共四十五页。●

冲裁件的外形及内孔应避免尖角.

冲切缺口应尽量避免尖角,如附图所示.尖角形式容易减短模具使用寿命,且尖角处容易产生裂纹,在直线或曲线的连接处要有圆弧连接,圆弧半径R≥0.5t（t为材料壁厚).第十六页，共四十五页。●

弯曲件的最小直边高度要求.

弯曲件的直边高度不宜太小,否则不易成形足够的弯矩,很难得到形状准确的零件.最小高度按附图要求:h＞2t.第十七页，共四十五页。●

折弯件及拉深件冲孔时,孔壁与直壁应保持一定距离.

折弯件或拉深件冲孔时,其孔壁与工件直壁之间应保持一定的距离,見附圖.第十八页，共四十五页。●

反折拍平的设计要求.反折拍平边长度与材料的厚度有关.如下图所示,一般死边最小长度L≥3.5t+R.其中t为材料壁厚,R为打死边前道工序（如下图右所示）的最小内折弯半径.第十九页，共四十五页。●

側面折彎的工藝缺口.防止侧面(梯形)弯曲时产生裂纹或畸形,应设计预留切槽,或将根部改为阶梯形,槽宽K≥2t,槽深L≥t+R+K/2.

第二十页，共四十五页。●

弯曲側面的工藝缺口.防止弯曲后,直角的两侧平面产生褶皱,应设计预留切口.a≥1.5t

防止弯曲后,产生回弹的切口形式.第二十一页，共四十五页。●

折彎側面的沖孔工藝.

防止冲孔后,弯曲产生裂纹的切口形式.防止弯曲时,弯曲面上的孔受力后会变形.孔边距（至底根部）其值A≥4方可.

裂纹切口

鼓起

第二十二页，共四十五页。●

提高零件强度的合理构型.在板状金属零件上压筋和打凸,有助于增加结构刚性和強度,加强筋结构及其尺寸选择参见附表.加强筋结构及尺寸选择第二十三页，共四十五页。■

目前常用沖壓用鋼的種類及常識

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沖壓用鋼的種類及常識.

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常用鍍鋅鋼板的分類

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常用於電腦機箱的鐵材

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鍍鋅鋼板的優點

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鍍鋅鋼板的一般性問題及防護.

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鍍鋅材料物性測試項目.

第二十四页，共四十五页。●

沖壓用鋼的種類及常識.

钢是含碳量在0.05%-2.0%之间的铁碳合金.为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%.钢的主要元素除铁,碳外,还有硅,锰,硫,磷等.鋼材具有結構強度高,加工性良好等諸多優點,故普遍的被使用在家電,資訊電腦產品上.其中又以鍍鋅鋼板為產品外殼零件最普遍.隨著用途的逐漸擴大,多樣化及高精密度,現在的鍍鋅鋼板種類繁多.按照加工性,烤漆性等使用目的的不同,而有各種特性的鋼材.第二十五页，共四十五页。●

常用鍍鋅鋼板的分類

.目前機箱板材大多采用日本JIS(JapaneseIndustrialStandard)標准,其命名定義如下:1,日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成第一部分表示材质,如:S（Steel）表示钢,F（Ferrum）表示铁.第二部分表示不同的形状,种类,用途,如P(Plate)表示板,T（Tube）表示管,K(Kogu)表示工具.2,SPHC——首位S为钢Steel的缩写,P为板Plate的缩写,H为热Heat的缩写,C为商业Commercial的缩写,整体表示一般用热轧钢板及钢带.

3,SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带.

第二十六页，共四十五页。4,SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带.5,SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国Q195-215A牌号.其中第三个字母C为冷Cold的缩写.6,SPCD——表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢.

7,SPCE——表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带,相当于中国08AL（5213）深冲钢.第二十七页，共四十五页。●

常用於電腦機箱的鐵材

.SPCC一般用鋼板,表面需電鍍或涂裝處理Commonly一般用Coldrolled冷軋Plate板材Steel鋼板

SGCC熱鍍鋅鋼板

SECC電鍍鋅鋼板,表面已做鉻酸鹽處理及防指紋處理Commonly一般用Coldrolled冷軋Steel鋼板Galvanization熱浸鍍鋅Electroplate

電鍍鋅Commonly一般用Coldrolled冷軋Steel鋼板SUS304(301)不鏽鋼彈性不鏽鋼一般不鏽鋼Stainless不銹的Use使用Steel鋼板SPTE电镀锡薄钢板(TIN)

俗稱馬口鐵Electroplate

電鍍TIN錫Plate板材Steel鋼板第二十八页，共四十五页。●

鍍鋅鋼板的優點

.一、防电磁辐射性能好,电磁屏蔽性好,钢板的电磁屏蔽性能主要取决于钢板中所含的杂质.优质的电镀锌钢板所含杂质很少,也就具备了防电磁辐射的基础.二、优质的镀锌板韧性非常好,十分有利于机箱在制造过程中采用深抽和打凸工艺,而机箱在制造过程中采用抽拉和打凸工艺可以大大增强电脑机箱结构的强度和牢固度,有效的避免因机箱强度和牢固度不可靠产生的噪音.三、耐腐蚀,不容易生锈.因为一般钢铁暴露在潮湿的空气中容易受到腐蚀,而镀锌钢板可以依靠在空气中形成致密氧化物保护层的金属锌来保护内部的钢结构.在钢板被划伤的情况下,相对活泼的镀锌部分可以作为牺牲阳极,延缓钢板的锈蚀.第二十九页，共四十五页。●

鍍鋅鋼板的一般性問題及防護.

一、白銹:因結露或被水沾濕致迅速發生氫氧化鋅Zn(OH)2為主成份的白色粉末狀的銹.對素材表面性質沒有大的影響.二、紅銹:因結露或水沾濕而發生以氫氧化鐵Fe(OH)3為主成份的紅茶色粉末狀的銹.對外觀品質有很大的影響.三、結露及水沾濕的對策:

1、保管的場所:冷熱差較小的地方、濕度低的地方、

通風良好

的地方.

2、搬運及保管時:要確實捆包(如有破損要修補).

3、結露時:要用保鮮膜、吹熱風使其通風,房屋要密閉起來,

避免多站加工生產.

四、鉻酸不均勻:黃茶色的小島形狀或線形狀的花紋,因該部份涂

鉻酸處理較厚所致,但對耐蝕性是沒有問題的.

五、磨耗:好像用針刺的點或搔傷樣的痕,散佈無數黑色的瑕疵.

在運送中振動是造成鋼板和鋼板互相摩擦而形成擦傷的瑕疵

的主要原因.第三十页，共四十五页。●

鍍鋅材料物性測試項目.

下表為鍍鋅鋼板的物性測試項目及檢驗標準和所使用儀器、設備:第三十一页，共四十五页。■

沖壓模具簡介

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模具概況和分類

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冷沖壓模具工序.

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復合模.

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復合模工作原理.

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復合模具結構.

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沖孔模.

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折彎模.

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連續模.

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連續模料帶示意圖.

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連續模結構.

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連續模沖製示意圖.

第三十二页，共四十五页。●

模具概況和分類.模具沖壓模具塑膠模具鑄造模具壓鑄模具橡膠模具鍛模模具其他模具按工序性質分復合模折彎模毛邊模連續模沖孔模鉚合模拉伸模連續模工程模第三十三页，共四十五页。●

冷沖壓模具工序.

冷沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力,使其產生分離或塑性變形,從而獲得所需沖件的一種壓力加工方法.

在現代工業產品中,沖壓件占有十分重要的地位.在電子產品中,沖壓件約占80%~85%;在汽車,農業機械產品中,沖壓件約占75%~80%;在輕工產品中,沖壓件約占90%以上.所以,沖壓工藝在現代工業生產中占有十分重要的地位.

基本分為兩大類:工程模和連續模.

工程模主要包括:復合模、沖孔模、折彎模.

工程模:以多套模具分別完成不同的工序,從而得到完整的產品,常用于產量不高的模具,模具成本較低.

連續模:指在沖床一行程中能完成二個以上沖壓工程之工具.以不同的步驟完成不同的工作內容,從而得到完整的產品.常用于產量較高模具,模具成本較高.第三十四页，共四十五页。●

復合模.在現行工程模生產中,常需要一次性剪切出所需料片,以節省模具數量,故一般采用倒裝式復合模形式.一,概念:指在沖床一行程中板料在一個位置上,同時完成落料和沖孔

等多個工序的沖裁.

二,采用原則:適用于大批量生產的零件.三,主要特點:結構緊湊,生產率高,制品精度高特別是孔對外形的位

置度易保証.

四,缺點:結構復雜,對模具零件精度有要求,成本高,周期長.素材規格產品外形第三十五页，共四十五页。●

復合模工作原理.與沖孔模從上到下的剪切過程不同,下料時復合模的工作零件公模在下模﹐母模刀口在上模﹐是一個從下往上剪切的過程﹐剪切完后廢料和產品留在模面上。上夾板PH內脫板PS母模板外脫板DS公模板母模刀口產品公模板廢料第三十六页，共四十五页。●

復合模具結構.第三十七页，共四十五页。●

沖孔模.一、概念﹕用來將金屬板料或非金屬板料相互分離的沖模.二、采用原則﹕適用于大型件或復雜產品;三、主要特點﹕結構較簡單,生產周期短﹑制品精度較低,成本較低.第三十八页，共四十五页。●

折彎模.一、概念﹕在沖壓生產中,將材料在沖模壓力作用下,彎折一定角度和形狀,制成各種立方體形狀制品的加工模具.二、采用原則﹕應用較廣泛的沖模,用于大型結構產品和中小型電子機器產品.三、主要特點﹕結構簡單,周期短﹑成本低.四、加工方式:雙邊折彎時都采用(鋸齒法)割共用滑塊方式以節省成本.第三十九页，共四十五页。●

連續模.

一、概念﹕指在沖床一行程中能完成二個以上沖壓工程之模具。以不同的步驟完成不同的工作內容﹐從而得到完整的產品。二、采用原則﹕一般情況下,產量在30,000~300,000件采用連續模﹐一般材料較薄零件較小之產品也可采用連續模。三、主要特點﹕工作速度快﹑節約人力﹑沖床﹐材料利用率較高。第四十页，共四十五页。●

連續模料帶.

料帶：根據產品的外形結構﹐排布出不同的步驟完成不同的工作內容﹐從