2024/8/16 Page:1/34抽引模具結構設計DS衝模技術部( 深抽引 淺抽引 ）2024/8/16 Page:2/34能力規範:2.7具備現有標準模具結構運用之能力應知應會:2.7.6沖模設計職系核心技術能力授課對象:衝模設計師3(含)以上職系、資位講師資格:衝模設計師4以上合格講師教材編號:GYSH2.7.6ERev:A教材審核: 羅燦鐘4/15,06合格講師:DS衝壓技委會2024/8/16 Page:3/34講 義 說 明一.預期訓練效果: 1.1 了解抽引工藝及常用參考數據和展開計算; 1.2 掌握抽引連續模料帶設計要點; 1.3 知悉廠內抽引設計常見工程布列形態; 1.4 初步了解連續抽引模設計步驟及要點; 1.5 擬能作為新進工程師后續 抽引設計參考用.二. 講義課時設置:6H; 2.1 詳見講義大綱說明 三. 講義參考沖壓設計手冊,兄弟單位的成功經驗及部分 引用前輩教義2024/8/16 Page:4/34講義大綱一.抽引概述 -5 1.1 抽引加工定義 -5 1.2 抽引加工分類 -6 1.3 抽引工藝特性 -7 1.4 廠內產品常見形態 -8二.抽引連續模設計流程: 2.1 2.1 抽引件工藝性審查評估。抽引件工藝性審查評估。-1010 2.2 2.2 抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配: : 2.2.1 2.2.1 抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。( (展開展開)-11)-11 2.2.2 2.2.2 抽引次數之決定。抽引次數之決定。- -12- -12 2.2.3 2.2.3 抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。( (m1,m2,m3.m1,m2,m3.)- -13)- -13 2.2.4 2.2.4 抽引工作沖頭抽引工作沖頭R R值，母模值，母模R R值之決定值之決定 -15-15 2.2.5 2.2.5 抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據-17-17 2.2.6 2.2.6 各抽抽引高度之決定各抽抽引高度之決定 - - -18- - -18 2.3 2.3 連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定 -19-19 2.4 2.4 模具結構設計模具結構設計 2.4.1 2.4.1 刀口設計要點刀口設計要點 -21-21 2.4.2 2.4.2 料帶定位設計考量料帶定位設計考量 -22-22 2.4.3 2.4.3 料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量-23-23 2.4.4 2.4.4 工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點.-24.-24三. 設計最佳化之抽引值與與案例-25四. 重點細節體會與總結 -312024/8/16 Page:5/34一一.抽引概述抽引概述抽引加工抽引加工(drawing): 指借助設備動力和模具的直接作用,將平狀金屬胚料加壓,在使其不發生皺褶、破裂的過程中,完成有底的圓筒形、角筒形、半球形、錐形或直邊與曲邊組合成形等各種無縫容器的成形加工。1.1 抽引加工定義抽引加工定義: 2024/8/16 Page:6/34 1.2. 抽引加工分類抽引加工分類 筒形件：Audio Jack Shell a. 按幾何形狀分按幾何形狀分 盒形件：D-SUB等 復雜曲面件：汽車覆蓋件 帶凸緣 b.按有無凸緣分按有無凸緣分 無帶凸緣 普通抽引 c.按加工特點分按加工特點分 變薄抽引 一一.抽引概述抽引概述2024/8/16 Page:7/34一一.抽引概述抽引概述1.3 抽引工藝特性抽引工藝特性: 由圖可見,抽引加工存在以下特點:a.材料內部塑性流動, 必然產生加工硬化;b.材料從外圍向徑向流動時,在切向相互間產生擠壓應力, 導致材料失穩起皺,甚至抽裂.2024/8/16 Page:8/34一一.抽引概述抽引概述1.4 廠內產品常見形態廠內產品常見形態 : 對於抽引產品來說對於抽引產品來說,目前廠內仍處於生產淺抽引階段目前廠內仍處於生產淺抽引階段,形狀以形狀以D型盒形件型盒形件居多居多如下圖示如下圖示,深抽引技術尚有待突破深抽引技術尚有待突破.D-SUB SHELLMedia Bay Media Bay SHELLDocking SHELLMin DVI SHELLDVI SHELLRCA SHELL2024/8/16 Page:9/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.1 2.1 抽引件工藝性審查評估。抽引件工藝性審查評估。抽引件工藝性審查評估。抽引件工藝性審查評估。2.2 2.2 抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配: : : : 2.2.1 2.2.1 抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。( (展開展開展開展開) ) 2.2.2 2.2.2 抽引次數之決定。抽引次數之決定。抽引次數之決定。抽引次數之決定。 2.2.3 2.2.3 抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。( (m1,m2,m3.m1,m2,m3.) ) 2.2.4 2.2.4 抽引工作沖頭抽引工作沖頭抽引工作沖頭抽引工作沖頭R R值，母模值，母模值，母模值，母模R R值之決定。值之決定。值之決定。值之決定。 2.2.5 2.2.5 抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據- - - - 2.2.6 2.2.6 各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。2.3 2.3 連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定; ; ; ; 2.4 2.4 2.4 2.4 模具結構設計模具結構設計模具結構設計模具結構設計 2.4.1 2.4.1 刀口設計要點刀口設計要點刀口設計要點刀口設計要點; ; 2.4.2 2.4.2 料帶定位設計考量料帶定位設計考量料帶定位設計考量料帶定位設計考量; ; 2.4.3 2.4.3 料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量; ; 2.4.4 2.4.4 工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點. .2024/8/16 Page:10/342.1 2.1 抽引件工藝性審查評估抽引件工藝性審查評估抽引件工藝性審查評估抽引件工藝性審查評估二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程評估內容主要包括:1.尺寸精度要求:a.抽引內外框尺寸不易同時控制;b.尺寸公差可達0.05mm.在高度方向也可控制到0.05mm, 其標注方式最好以抽引件底部為基準.2.外觀要求:側壁無法相當光滑;3.抽引工藝性:其總抽引系數若小於材料所允許之最小總抽引系數,那麼就不具備連續抽引工藝;4.產品形狀盡量簡單對稱,有利於材料均勻流動;5.產品之圓角半徑不宜過小,一般底部圓角r和口部圓角R都應大於(0.10.3)t; 6.評估抽引件凸緣及側壁之成形或沖孔是否在連續模中易實現產品設計盡量避開; 7.抽引件底部沖孔時,其孔徑須小於抽引直徑;否則可考慮側切底工藝,將底部圓角切除;8.考量抽引件材質,是否有利連續抽引成形. 圖2.1 Min DVI SHELL2024/8/16 Page:11/342.2.1 2.2.1 抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。抽引胚料尺寸之決定。( (展開展開展開展開) )二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.2 2.2 抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配抽引工藝參數計算分配: : : :a.常規方法常規方法:由製品圖，由體積不變定律計算體積及胚料尺寸由製品圖，由體積不變定律計算體積及胚料尺寸 b.簡化方法簡化方法:直邊按彎曲變形展開直邊按彎曲變形展開,圓角處按圓角處按1/4圓筒展開圓筒展開,再平滑過渡再平滑過渡.圖2.2 體積相等展開法圖2.3 簡化展開法2024/8/16 Page:12/342.2.2 2.2.2 抽引次數之決定。抽引次數之決定。抽引次數之決定。抽引次數之決定。( (可由可由可由可由H/r:H/r:抽引相對高度決定抽引相對高度決定抽引相對高度決定抽引相對高度決定) ) 二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程圖2.4 盒形抽引次數簡便查表圖2.5 盒形件抽引變形特點2024/8/16 Page:13/34* 目的目的: 決定各抽沖子外形尺寸。決定各抽沖子外形尺寸。 二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.2.3 2.2.3 抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。( (m1,m2,m3.m1,m2,m3.) )* 方法方法: 當各道次抽引系數確認後當各道次抽引系數確認後, ,即可根據即可根據d1=m1*D d2=m2*d1 d1=m1*D d2=m2*d1 . dn=m. dn=mn n*dn-1 *dn-1 決定沖子直徑決定沖子直徑2024/8/16 Page:14/34 二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.2.3 2.2.3 抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。抽引系數分配之決定。( (m1,m2,m3.m1,m2,m3.) )各抽系數選取時必須保証以下原則各抽系數選取時必須保証以下原則: m1m2 m3mn=m總總 m總=產品之直徑/展開毛胚直徑（45度度 b.沖子底部沖子底部B保持不變保持不變圖2.7 為為為為有利於材料流動有利於材料流動有利於材料流動有利於材料流動, ,保証抽引件成形還需注意以下要點保証抽引件成形還需注意以下要點保証抽引件成形還需注意以下要點保証抽引件成形還需注意以下要點 B.將抽引沖子頭部作成一定斜角將抽引沖子頭部作成一定斜角 圖2.8 a.當當T 0.70mm時時 =30 , b. 當當0.7mm1.4mm時時 =45 2024/8/16 Page:17/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.2.5 2.2.5 抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據抽引系數分配經驗數據。(m1,m2,m3.) *決定各工程外形。決定各工程外形。 *製品高度之決定。製品高度之決定。(體積不變體積不變)2024/8/16 Page:18/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.2.62.2.6各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。各抽抽引高度之決定。方法一方法一:由前面計算已知由前面計算已知R凹，凹，R凸以及凸以及d n, 故故n，n，n也可計算得出，因此有也可計算得出，因此有 n=3.14dH=A-n-n-n-n 推出推出 H=( A-n-n-n-n)/(3.14*dn),如圖如圖2.9圖2.9 圖2.10 方法二方法二:如圖如圖2.10,寬凸緣盒形抽引寬凸緣盒形抽引,廠內一般采等高抽廠內一般采等高抽,即理論設計即理論設計H基本不變基本不變,試模時再依試模時再依料況適當調整料況適當調整,整形抽高度應等于制品需求高度整形抽高度應等于制品需求高度.2024/8/16 Page:19/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.3 2.3 連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定; ; ; ; 考量點考量點:a.利於抽引件成形利於抽引件成形; b.料帶剛性良好料帶剛性良好,送料順暢送料順暢; c.在料寬與在料寬與pitch選定時盡量提高材料利用率。選定時盡量提高材料利用率。 從大方面看抽引連續模料帶可分為整料帶方案和切口料帶方案兩種從大方面看抽引連續模料帶可分為整料帶方案和切口料帶方案兩種 :整料帶式整料帶式切口式切口式2024/8/16 Page:20/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.3 2.3 連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定連續模料帶設計方案之決定; ; ; ; 在實際模具設計時，切口料帶設計方案應用較為廣泛在實際模具設計時，切口料帶設計方案應用較為廣泛, ,其通常有以下三種方式其通常有以下三種方式: :一一.下料式下料式 二二.撕破式撕破式 三三.下料撕破結合式下料撕破結合式 優點優點: 1.剛性好剛性好, 2.材料利用率高材料利用率高 .優點優點: 1.剛性好剛性好, 2.材料利用率高材料利用率高 .缺點缺點: 易產生毛絲疊料易產生毛絲疊料優點優點:可修正刀口值補正可修正刀口值補正坯料計算失誤坯料計算失誤缺點缺點: 1.剛性差剛性差, 2.材料利用率低材料利用率低 .carrier弧度弧度2024/8/16 Page:21/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.4 2.4 模具結構設計模具結構設計 2.4.1 2.4.1 刀口設計要點刀口設計要點刀口設計要點刀口設計要點; ;考量面考量面考量面考量面: 1.: 1.刀口強度刀口強度刀口強度刀口強度; 2.; 2.無過切無過切無過切無過切; 3.; 3.抽引底面切工藝孔抽引底面切工藝孔抽引底面切工藝孔抽引底面切工藝孔; 4.; 4.刀口補正設計刀口補正設計刀口補正設計刀口補正設計 2024/8/16 Page:22/342.4.2 2.4.2 料帶定位設計考量料帶定位設計考量料帶定位設計考量料帶定位設計考量; ;二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程A.A.成形工序分段考量精度定位成形工序分段考量精度定位成形工序分段考量精度定位成形工序分段考量精度定位抽引前抽引前抽引前抽引前抽引工段抽引工段抽引工段抽引工段抽引抽引抽引抽引 后下料折彎段后下料折彎段后下料折彎段后下料折彎段定位針定位針定位針定位針抽引外輪廓抽引外輪廓抽引外輪廓抽引外輪廓抽引內外框及凸緣工藝定位孔抽引內外框及凸緣工藝定位孔抽引內外框及凸緣工藝定位孔抽引內外框及凸緣工藝定位孔凸緣定位孔凸緣定位孔以抽引件外形定位以抽引件外形定位 以抽引件內形定位以抽引件內形定位 2024/8/16 Page:23/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.4.32.4.3料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量料帶壓料與脫料設計考量; ;抽引工站結構如圖示抽引工站結構如圖示 考量面考量面考量面考量面: a.: a.壓料間隙壓料間隙壓料間隙壓料間隙: : 壓料太死壓料太死壓料太死壓料太死, ,易抽裂易抽裂易抽裂易抽裂, ,反之易起皺反之易起皺反之易起皺反之易起皺, ,b.liftb.lift浮升量浮升量浮升量浮升量C.C.剝料銷設計點剝料銷設計點剝料銷設計點剝料銷設計點d.d.彈簧壓力彈簧壓力彈簧壓力彈簧壓力e.e.抽引沖頭排氣設計抽引沖頭排氣設計抽引沖頭排氣設計抽引沖頭排氣設計2024/8/16 Page:24/34二二.抽引連續模設計流程抽引連續模設計流程2.4.4 2.4.4 工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點工程布列結構設計要點; ;結構圖結構圖:設計時需考量引伸沖頭設計時需考量引伸沖頭,引伸母模必須考慮可調整。引伸母模必須考慮可調整。(抽引之體積無法控制抽引之體積無法控制)第一抽剝料板需與后几抽分離第一抽剝料板需與后几抽分離2024/8/16 Page:25/34三三.設計最佳化之抽引值與案例設計最佳化之抽引值與案例3.1 3.1 抽引沖子抽引沖子抽引沖子抽引沖子, ,模仁及模仁及模仁及模仁及CNC(3D)加工配合加工配合2024/8/16 Page:26/34三三.設計最佳化之抽引值與案例設計最佳化之抽引值與案例3.2 3.2 3D設計與工程分析設計導入抽引厚度分佈圖 2024/8/16 Page:27/343.3 3.3 抽引零件范例抽引零件范例抽引零件范例抽引零件范例2024/8/16 Page:28/343.4 3.4 抽引模具抽引模具抽引模具抽引模具-1-12024/8/16 Page:29/343.4 3.4 抽引模具抽引模具抽引模具抽引模具-2-22024/8/16 Page:30/343. 5 3. 5 樣品模具結構樣品模具結構2024/8/16 Page:31/341.選用之深引伸製品材料，要以其材料特性，例如：降伏點強度、抗拉強度、加工硬化選用之深引伸製品材料，要以其材料特性，例如：降伏點強度、抗拉強度、加工硬化 值、塑性變形比、圓筒深引伸試驗（值、塑性變形比、圓筒深引伸試驗（LDR）等做為設計依據。）等做為設計依據。2.好的工程佈列設計，在於是否能找到適當的輪廓外形，引伸及引伸率，然後根據輪廓好的工程佈列設計，在於是否能找到適當的輪廓外形，引伸及引伸率，然後根據輪廓外形變化，是否達到胚料流動之平衡性。外形變化，是否達到胚料流動之平衡性。3.設計引伸沖頭或引伸母模定位方式，必須考慮有任何一方能在模座上校模調整位置之設計引伸沖頭或引伸母模定位方式，必須考慮有任何一方能在模座上校模調整位置之設計。設計。4.引伸沖頭和引伸母模之引伸沖頭和引伸母模之R值設計採保守值，即取其小者，因在試模才能有將值設計採保守值，即取其小者，因在試模才能有將R部修大部修大之彈性調整空間。之彈性調整空間。5.引伸沖頭與引伸母模其表面須鏡面拋光加工處理，尤其在引伸沖頭與引伸母模其表面須鏡面拋光加工處理，尤其在R部與直部相接處不能有接部與直部相接處不能有接線痕存在。線痕存在。6.R部形狀建議部形狀建議CNC加工加工,掌控準確性掌控準確性,做為大量生產備品穩定性做為大量生產備品穩定性。7.試製品不良現象判斷與模具之修整經驗與技巧為試模成功與否之要素。試製品不良現象判斷與模具之修整經驗與技巧為試模成功與否之要素。8.產品成形量產，著重在模具冷卻方式之選用，潤滑劑之選用、週邊配合裝置之選用、產品成形量產，著重在模具冷卻方式之選用，潤滑劑之選用、週邊配合裝置之選用、 檢知器之選用、安全裝置之使用等檢知器之選用、安全裝置之使用等;9.新產品設計應多參考研究成熟之典型結構設計新產品設計應多參考研究成熟之典型結構設計,諸如抽引側壁成型凸點諸如抽引側壁成型凸點,切底后翻邊結切底后翻邊結 構設計構設計,產品調整工站考量等產品調整工站考量等,以提高設計成功率以提高設計成功率.四四. 重點細節體會與總結重點細節體會與總結 細節體會細節體會: 2024/8/16 Page:32/341.選用之深引伸製品材料，要以其材料特性，例如：降伏點強度、抗拉強度、加工硬化選用之深引伸製品材料，要以其材料特性，例如：降伏點強度、抗拉強度、加工硬化 值、塑性變形比、圓筒深引伸試驗（值、塑性變形比、圓筒深引伸試驗（LDR）等做為設計依據。）等做為設計依據。2.好的工程佈列設計，在於是否能找到適當的輪廓外形，引伸及引伸率，然後根據輪廓好的工程佈列設計，在於是否能找到適當的輪廓外形，引伸及引伸率，然後根據輪廓外形變化，是否達到胚料流動之平衡性。外形變化，是否達到胚料流動之平衡性。3.設計引伸沖頭或引伸母模定位方式，必須考慮有任何一方能在模座上校模調整位置之設計引伸沖頭或引伸母模定位方式，必須考慮有任何一方能在模座上校模調整位置之設計。設計。4.引伸沖頭和引伸母模之引伸沖頭和引伸母模之R值設計採保守值，即取其小者，因在試模才能有將值設計採保守值，即取其小者，因在試模才能有將R部修大部修大之彈性調整空間。之彈性調整空間。5.引伸沖頭與引伸母模其表面須鏡面拋光加工處理，尤其在引伸沖頭與引伸母模其表面須鏡面拋光加工處理，尤其在R部與直部相接處不能有接部與直部相接處不能有接線痕存在。線痕存在。6.R部形狀建議部形狀建議CNC加工加工,掌控準確性掌控準確性,做為大量生產備品穩定性做為大量生產備品穩定性。7.試製品不良現象判斷與模具之修整經驗與技巧為試模成功與否之要素。試製品不良現象判斷與模具之修整經驗與技巧為試模成功與否之要素。8.產品成形量產，著重在模具冷卻方式之選用，潤滑劑之選用、週邊配合裝置之選用、產品成形量產，著重在模具冷卻方式之選用，潤滑劑之選用、週邊配合裝置之選用、 檢知器之選用、安全裝置之使用等檢知器之選用、安全裝置之使用等;9.新產品設計應多參考研究成熟之典型結構設計新產品設計應多參考研究成熟之典型結構設計,諸如抽引側壁成型凸點諸如抽引側壁成型凸點,切底后翻邊結切底后翻邊結 構設計構設計,產品調整工站考量等產品調整工站考量等,以提高設計成功率以提高設計成功率.四四. 重點細節體會與總結重點細節體會與總結 細節體會細節體會: 2024/8/16 Page:33/34四四. 重點細節體會與總結重點細節體會與總結 重點內容再提示重點內容再提示:1. 1. 抽引加工特性抽引加工特性: : 易起皺易起皺, , 拉毛拉毛, , 拉裂拉裂, , 冷作硬化冷作硬化 ; ;2. 2. 抽引件產品工藝審查基本考量點抽引件產品工藝審查基本考量點: : 精度精度, , 外觀外觀, , 成形結構可行性等成形結構可行性等3. 3. 抽引工藝參數計算抽引工藝參數計算: : 胚料展開胚料展開-抽引道次抽引道次-各抽抽引系數決定各抽抽引系數決定- 各抽沖頭外徑決定各抽沖頭外徑決定-抽引間隙公母模抽引間隙公母模R值決定值決定-各抽高度決定各抽高度決定4. 4. 連續模料帶連接方式及考量重點連續模料帶連接方式及考量重點: :廠內通常優先考量下料撕破結合式廠內通常優先考量下料撕破結合式; ;5. 5. 抽引連續模定位設計三種方式各如何考量抽引連續模定位設計三種方式各如何考量; ;6. 6. 抽引連續模壓料脫料設計考量面有哪些抽引連續模壓料脫料設計考量面有哪些? ?7. 7. 抽引模結構設計需考量公母模可便于調整抽引模結構設計需考量公母模可便于調整? ?2024/8/16 Page:34/34 1. 盒形抽引不似筒形抽伸具有軸對稱性，可經由公式計算正確得知各項數據，但是胚料及各抽高度及抽引系數、工作件R角、抽引間隙等皆可以筒形為計算之初始猜值，再依經驗加以依經驗加以調整調整,實踐經驗累積很重要實踐經驗累積很重要.四四. 重點細節體會與總結重點細節體會與總結 總結總結: 2. 深引伸模具之開發成功與否在於工程佈列圖設計是否恰當；此外要有豐富的試模經驗做後盾。如何找出最適當的輪廓形狀及引伸率，然後繪出合成之各站工程輪廓圖，必須靠經驗累積才能判斷胚料流動變化是否達到平衡性。