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金属冲压加工工艺简介_图文

蘇州海闊業致精密五金有限公司

金屬沖壓生產工藝 簡介
GREEN PRODUCT

前言
? 當前金屬沖壓生產廣泛應用于各個產品領域﹐在各 類產品零件中占有非常重要的地位; 例如UPS﹑TPS 產品大多使用金屬外殼﹐如下圖所示﹒由于生產該 類零件涉及較多的机械加工工藝和複雜的表面處 理﹐此類產品較易出現各种不良問題﹐故對其進行 一下分析和探討,以便於處理問題時能達成有效溝 通﹒

目錄
?第一章 沖壓材料介紹 ?第二章 金屬沖壓成型 ?第三章 金屬表面涂裝 ?第四章 金屬表面電鍍處理

第一章 沖壓材料介紹
? 沖壓常用材料 沖壓成型加工﹐其材料為金屬薄片,包括SECC(電鍍 鋅鋼板), SGCC(熱濅性電鍍鋅鋼板), SPCC(冷扎鋼板) ﹐SUS(不鏽鋼), 鋁片, 銅片等.

?SECC sample

?SGCC sample

?SUS sample

1.SPCC (冷軋鋼板): 冷軋鋼品是以酸洗後的熱軋鋼捲,於冷軋工場常溫軋延至0.30-3.20mm後,經電解清 洗、退火及調質等過程製造而成。冷軋鋼品因厚度薄、尺寸精確、表面粗糙度分級 多,容易塗漆及電鍍、且機械性質及加工性良好,易於鈑金製成各種產品,故用途 非常廣泛,舉凡汽車車體、電子零件、家電用品、鋼製傢俱、容器等,均需大量使 用冷軋鋼品做為加工材料。 SPCC :易劃傷、氧化、生銹,制作過程中要戴手套,噴上防銹油,每片產品之間用 汽泡袋層層隔開,一般情況都做表面電鍍處理;電鍍後不可直接用手或髒手套觸摸, 以防止上面沾上手印或污物; 2.SECC(電鍍鋅鋼板): 電鍍鋅鋼捲底材為一般的冷軋鋼捲,在連續電鍍鋅產線經過脫脂、酸洗、電鍍及各 種後處理之製程後,即成為電鍍鋅產品,此產品特性不但具有一般冷軋鋼片的機械 性質及近似的加工性,且具有優越的耐腐蝕性及裝飾性外觀;在電子產品、家電及 傢具的市場上具有很大的競爭性及取代性﹒ SECC,大量用在通訊、PC 產品、電子產品;因表面易劃傷,在不烤漆情況下需特別 注意表面不可有劃傷; SECC分為寶鋼,中鋼,韓國料,日本料以及台灣料,其表面顏色均有差異,故多個 料號組裝時需注意有色差情況;

3. SPTE(馬口鐵):
是一種超薄冷軋的低碳鋼片,主要用途是供應製罐業所使用的鍍錫、 鍍鉻鐵皮的原板。導電性強,外觀佳,因成本考量有些來取代SUS,非 磁性材料,但沖壓加工次數越多,磁性越強。

4. 磷青銅片(PBS )PHOSPHOR BRONZE SPRING:
磷青銅係由青銅(銅錫合金)添加脫氧劑,磷(P)含量0.03~0.35%及其它 微量元素如Fe、Zn等組成 。延展性、耐疲勞性均佳,可用於電氣及機械材料,且耐蝕性,材料 可靠度高於一般銅合金製 品,以連續熔解鑄造(板片、銅卷)方式製成, 具高度之材質均勻性。導電性佳、彈性高、富耐磨耗;是電氣開關、端 子等應用之彈片及導電材料,但沒有不銹鋼之強度。外觀須電鍍。

5.鈹銅片(BECU) BERYLLIUM CU: 高導電、高彈性 , 是所有銅合金中硬度及強度最 佳者;最適用於高溫、大電流之開關零件上 , 屬時 效硬化材. 是微動開關、各種高級端子、繼電器等 精密彈片用材料.特性與 PBS 相似,但熱處理後, 可得更好的硬度與彈性,外觀須電鍍,但成本高。 6. SUS304(不銹鋼):
用途最多之不銹鋼種,因含有 Ni 故比 Cr 鋼較富耐蝕性 耐熱性,且具低溫強度,故機械特性非常好,加工硬化性 非常大,加熱處理不硬化,非磁性,強度佳,較沒彈性, 常使用厚度 0.4T ~ 1.0T之間。故目前在Notebook常被廣泛 運用在需結構強度之Bracket,運用上必須指定級數.

8. SUS301(不銹鋼): Cr (鉻) 成分比 SUS304 低,耐蝕性較差, 但冷間加工能得到非常高度的拉加及硬度, 其特性用途廣大,因彈性佳,但常用厚度在 0.4T ~ 0.07T 之間。運用上必須指定級數,以 期達到設計之需求(例如彈力,強度). 備注: 1.若兩著硬度接近 如(SUS 301 3/4H跟SUS 304 H) 雖然硬度相同,但是用在彈性的產品上 SUS 304 H 較易產生彈性疲乏. 2.材料厚度影響硬度公差(越厚公差越大).

第二章 金屬沖壓成型
沖壓成型--是利用沖模使板材產生分離或變形的加工方法.成型 產品具有尺寸穩定性好, 強度 高,可以用於加工形狀複雜的零件.

沖壓成型使用材料--為金屬薄片,包括SECC(電鍍鋅鋼板), SGCC(熱濅性電鍍鋅鋼板), SPCC(冷扎鋼板), SUS(不鏽鋼), 鋁片, 銅片等.

沖壓成型模具類型--包括有工程單模, 連續模等. 連續模自動化程度高, 生產效率高,適用於大批量生產 時.

沖壓成型設備--包括有油壓及氣壓, 在選用沖壓設備時, 可以依據實際工件外形尺寸大小及成型工 藝特點, 來計算需要的壓力大小, 從而決定適用的機型和噸位.

沖壓成型工藝--主要包括有下料﹑剪切, 沖孔, 折彎, 拉伸, 脹形, 翻邊, 整平等.

沖壓模具介紹
1.工程模
工程模為單一模具, 其功能上只能完成沖壓過程中的某一道工序, 或者某一道較為 複雜的工序中的一部份, 在生產效率上它比連續模低. 工程模也可以變為類似連續 模生產, 請參考附圖(工程模變為類似連續模生產).可依沖壓產品成型工藝過程展開, 包括有沖孔模, 折彎模, 整平模(部分產品平整度要求較高), 剪切模, 拉伸模等, 整個 產品將在多個機床及模具上依次完成沖壓成型,在沖壓過程也能插入如焊接, 攻牙, 增加零件等工序.

工程模

工程模sample

2.連續模 沖壓成型過程連續進行, 沖壓的輸入端為板材, 輸出端為廢料及沖壓產 品. 連續模的最大特點是整個沖壓過程連續進行, 生產自動化程度及效 率較高. 連續模一般用於生產成型工藝較簡單的沖壓產品. 這類產品多 具有可一次成型, 數量需求較大, 如風扇轉子用鐵殼等.連續模在完成沖 壓工序後, 可進行點銲, 铆接, 攻牙, 表面處理等工序, 整個產品(零件)的 生產才基本完成.

連續模

連續模半成品sample

3.上下模 將沖壓模分為 凸模(上模, Punch)和凹模(下模, Die). 上下模的間隙, 刃口鋒利程度等 對裁切斷面品質有直接的影響.

沖壓設備選用原則
1.沖裁力計算公式a(沖床Ton位):

P = KLSτ P ---沖裁力(N) ; L ---沖裁周邊長度(mm) ; S ---坯料厚度 ; K ---係數, 常取K = 1.3 ; τ---材料抗剪強度(Mpa)
2.沖壓設備的選定:

依據以上公式選定合適的Ton位大小, 從而選定對應的沖壓機床.

沖壓設備

?110Ton沖壓機床

?300Ton沖壓機床

鈑金加工

?什麼是鈑金加工呢?

--鈑金加工簡單地說就是薄板金屬的加工.以往稱作手 加工.主要是從事樣品的制作及小量產制作;
?

?鈑金加工有哪些特殊的加工工藝?

鈑金加工主要包括:CNC數控下料,輔助鉗加工(鉚釘、 抽孔攻牙、莎拉孔、拉釘鉚接、易模抽形打凸),折彎,焊 接等工藝;
?

鈑金加工設備
鐳射切割機: Laser機根據廠家及功率可以分為:日本三凌Laser、日本Mazak Laser、瑞士百超Laser等等; 我司現兩種型號Laser: 一種是日本三凌:可以雙床台自動交換上下料,功率為3000W, 切割速度最快可達14000MM/分,最大可加工的厚度為12MM鋼材; 一種為日本Mazak:具有自動上下料裝置,功率為1500W。

日本三凌

日本Mazak

鐳射切割機
鐳射切割機:也就是激光切割; ? 它的加工原理是O2或N2+空氣,經過高溫和高氣 ? 壓產生光路,光路再經過聚焦鏡片將光路聚焦在 ? 一點而產生激光;它切割路徑是由數字程序控制; 周邊配套設備: ? 吸塵器:在機器作業時吸走所產生的鐵屑。 ? 冰水機:主要用於制冷,控制溫度。 ? 變壓器:主要用於恆定通過機器的電流。 ? 瓦斯:此為鐳射機器的輔助氣體。 ? 空壓機:保證鐳射激光頭有干燥的空氣和足夠的壓力。 加工范圍: 最大可加工的板材范圍為1250*2500;最大可加工的厚度為 12MM鋼材;可以切割的板材有:鋼材,AL材,壓克力板。

鐳射切割機
加工的優缺點: 優點:可以切割各種不同的外形及異形孔,加工的毛邊較nct 要小,加工的產品表面劃傷要比nct好,比較適合制作 樣品加工和小量產生產。 缺點:成本較高,效率較低,並且切割圓孔時,會有微小的 起割點和噴渣。 切割的種類: 氧氣切割:切割邊不易氧化,切割速度較低,成本較低,適 合切割冷軋SPCC材料,不易燒傷,切割邊不美觀。 氮氣切割:切割邊易氧化,切割速度較快,成本較高,適合切 割SECC材料,切割邊較美觀,但圓孔周邊氣體噴 渣不易擦除。

鈑金加工設備
數控轉塔沖床(NCT): NCT可以分為:日本村田、日本Amada、台灣台勵福、通快等; 我司現兩種型號NCT:一種是日本Amada 255,另一種為日本村田2048;

Amada 255

村田2480

數控轉塔沖床
加工原理 : 它的加工原理是通過數字程序,經過NC裝置轉化,通過氣壓 動力沖擊; 加工范圍: 最大壓力為20T,最大可加工的板材范圍為1250*2500;最大可 加工的厚度為3.0MM;可以沖切的板材有:鋼材,AL材,CU 材,SUS等。 加工的優缺點: 優點:可以切割各種不同的材料,加工的速底較快,成本較低, 可以用來抽孔,沖莎拉孔及沖網孔,比較適合制作小量 產生產。 缺點:毛邊較大,易劃傷,栽切邊不美觀,有接點,表面容易 壓傷等。

其他鈑金加工設備
油壓機 :型號ST-160,最大壓力為160噸。主要用於多個鉚釘和易模 成型的制作。

鉚釘機:型號RW-500,行程70MM,壓力在3.5噸,電子產能:上、下 0.12秒,主要用于鉚各種五金件(螺母)等。

油壓機

鉚釘機

其他鈑金加工設備
折彎機 : 通過上下模及油壓作用, 對板金材料作折彎變形. 一般模具 有V形及U形兩種, 方便折彎角度及形狀的選擇. 同時在折彎機上模作 輔助治具, 可以完成抽孔, 鉚釘拉伸等其他成型工藝.

其他鈑金加工設備
點銲機 : 對板金材料進行點銲連接,增加其穩定性和強度.

其他鈑金加工設備
鑽床 : 主要用於鑽孔,倒莎拉; 攻牙機:主要用於攻各種牙;

鑽床

攻牙

第三章

金屬表面涂裝

一 金屬涂裝: 為達到防腐,表面美觀,裝飾性等要求,以粉體或液体涂料涂裝 于工件上的一种工藝方法. 二 特點: 1,高裝飾性 2,涂裝前表面預處理要求較為嚴格 3,涂裝環境要求較高 4,有一定的保護性 5,可實現机械化自動化的流水線生產線. 三 适用范圍 工件表面



分類

可分為粉末﹑液体﹑電泳涂裝. A,粉末涂裝 1 粉末涂裝: 是近年來發展起來的新型涂裝方法,是將粉末涂料涂覆在工件表面 上,經過熔融,固化形成均勻涂膜的涂裝方法. 2 粉末涂裝的优點: (1)涂料中無溶劑,全部為固体成分,可減少環境污染,改善涂裝施工 條件. (2)一次噴涂厚度可以達到50~300um,可以簡化施工工藝,縮短生產 周期,降低生產成本,提高工作效率,保証涂膜質量,避免因涂膜厚而 出現流挂,堆積,气孔等缺陷的產生. (3)涂料損失少,固体粉末的回收率可以達到90%以上. 3 缺點 很難獲得薄層涂膜 ; 調色,修補以及形狀複雜工件的涂裝均較 困難.涂裝設備也較複雜.

4 粉末涂裝的工藝流程: 表面預處理---覆蓋或遮蔽工件不需要涂裝部位---工件預熱--粉末涂裝---烘烤.

制程工藝
一,工藝流程圖
脫脂 水洗 除銹 水洗

前 處 理

烘干

水洗

磷化 皮膜

表調

烤 漆

調漆

涂裝

烘烤

首檢

烤漆檢驗項目以及標准
膜厚儀

1﹐膜厚 測量儀器﹕膜厚計 標准﹕30~60um 2﹐光澤度 測量儀器﹕60度光澤度計 標准﹕10(+/-2)度 3﹐鉛筆硬度 測量儀器﹕荷重1kg鉛筆硬度机 標准﹕3H 4﹐百格試驗(密著試驗) 測試設備﹕百格刀 標准﹕100%無脫落

百格刀

5﹐耐沖擊試驗 測試儀器﹕沖擊強度机 標准﹕1/2in.500g.350mm無脫漆,開裂 6﹐彎曲試驗 測量設備﹕彎曲試驗机 標准﹕彎曲180 ° ﹐R5.0﹐無脫漆,開裂 7﹐溶劑導電度(客戶有靜電裝置) 測量設備﹕電流計 標准﹕<0.2MΩ 8﹐原漆粘度 測量裝置﹕2#伏特杯 標准﹕25℃,130sec

9﹐耐酒精性 測試方法﹕以抹布沾酒精(95%)以500g/cm2﹐來回擦 拭50次 判定標准﹕無脫漆﹐變色 10﹐重塗性 測試方法﹕砂帶(800)打磨后噴涂 判定標准﹕百格無脫落 11﹐色差 測試儀器﹕色差儀 CM508d﹐CM2600 判定標准﹕⊿ E<1.0, 樣板⊿ E<0.3 12﹐油漆狀態 目視為液体

金屬表面電鍍
一 電鍍定義及目的
? 什么是電鍍? 利用電極通過電流,使金屬附著于物体表面上以改變物体表面特 性或尺寸 ? 電鍍的目的? 電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層,改變基材表面性質或尺寸. 賦予金屬光澤﹑增強物品的防鏽能力﹑防止磨耗﹑提高導電度﹑潤 滑性﹑強度﹑耐熱性等﹔或防止滲碳﹑氮化﹑尺寸錯誤或磨耗的物 件修補



電鍍制程
后處理 (活化﹑鈍化﹑ 防鏽﹑保護)

前處理 (去漬﹑去脂)

電鍍 (附著﹑上色)

干燥

(1)前處理 去除表面污物﹐提高表面附著力﹐前處理占鍍件品質的重要地位 (2)電鍍 以電化學原理﹐利用各种鹼性及酸性化學藥劑交互作用的過程﹐改變物体?電鍍過程 中﹐所使用的藥水成份﹑濃度﹑品質影響電鍍效果較大 (3)后處理 進行防氧化處理﹐提高物体表面的防蝕性﹐确保產品的耐久性 (4)干燥 制程的最后一道工序﹐去除物体濕气以利儲放

三. 電鍍的檢驗標准
膜厚儀 一,電鍍的檢驗項目 1,電鍍層厚度 膜厚計 2,外觀,要求色澤均一 目測 3,電鍍層結合力 3M膠帶測試 4,硬度 5,耐腐蝕性 鹽水噴霧試驗机 6,吃錫性 錫爐 二,檢驗設備及其使用 膜厚計 , 鹽水噴霧試驗机 , 錫爐 , 3M膠帶 三,各种電鍍檢驗標准 1,外觀 要求40W日光燈下,距离工件500mm處目測 合格:電鍍層細致,均勻,連續,完整,無針孔,麻點,起皮,起泡,脫落,斑點,燒焦 等現象.

2,電鍍層結合力 指鍍層与基体結合的強度,又稱為附著強度,可以通過以 下試驗來檢測 a, 剝离試驗,3M#600膠帶(1in寬),將其均勻附著于工件表面, 在其表面施以5kg力,使其完全附著(無气泡產生),再將其撕 起,膠布面不得有電鍍層附著. c, 彎曲試驗,將試件反复彎曲,直至試件斷裂,不能有剝落,此 法應用于截面較薄的鍍件. d, 划痕試驗,用30度角硬質鋼刀在試件上划兩條相距2mm 的平行線或邊長為1mm的方格,划線要一刀直達底層,觀察 線与線之間或格子內的,觀察格子內的電鍍層是否剝落.此 法不适于太硬,太厚鍍層.

3, 硬度 顯微硬度測量法 儀器:顯微硬度計. 試件表面必須平整(机械拋光或化學拋光),硬度低于300HV,試驗力采 用2.5N,鋁材陽极處理氧化膜,采用5.0N,硬度大于300HV,采用10N. 維氏硬度計算 HV=1.854*1000*0.102F/(d2) HV---維氏硬度值(N/mm2) F---試驗力 d---壓痕兩對角線平均長度(μ m)

4, 鍍層耐腐蝕性 a, 戶外曝晒試驗,能客觀反映鍍層在戶外實用的條件与結果,可獲得 電鍍層真實的耐蝕性情況,但是由于觀測時間較長,气象以及大气參數 較複雜,因而應用受到限制. b,人工加速腐蝕試驗, 中性鹽水噴霧試驗(NSS) , 最常用 醋酸鹽霧試驗 (ASS) 銅加速醋酸鹽霧試驗 (CASS) 腐蝕膏腐蝕試驗 (CORR) 中性鹽水噴霧介紹 試驗設備 試驗條件 試驗范圍 判定依据

1, 試驗設備 中性鹽水噴霧試驗机 2, 試驗范圍 各种金屬鍍層,也可用于同一鍍層的工藝質量的比較. 3, 試驗條件:( IEC 68-2-11) (1)鹽霧濃度:5± 1% (2)Nacl濃度:99.8%以上. (3)試驗溫度:35 ± 2° C (4)噴霧量:1-2ml/hr/80cm2 (5)PH值:6.5-7.2 (6)試驗時間:依不同電鍍材質和厚度而定,一般定位 12/24/48/96/168小時. (7)試驗濕度為85%以上. (8)壓縮空气壓力:1.25kgf/cm2

鹽水噴霧試驗机(GSST—270)

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