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冲压件设计


沖壓件設計概念

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Agenda
1. 沖壓材料的認識 . 2. 材料表面處理 . 3. 沖壓材料焊接鉚合處理 4. 沖壓模具結構簡介. 5. .沖壓模具材料的介紹 . 6. .沖壓加工費用參考表 . 7. 機構設計注意要點 . 8. 機構設計實務 . 9. 機構設計範例 . 10.Q

& A .

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沖壓材料的認識 (1/6) ? 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,易於衝壓製成各種產品 ,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。 該產品依用途冸可區分為下列三類: 1.一般品質:SPCC ,適用於加工程度較低的產品,例如供作彎曲、淺度衝壓成型及 焊接等加工之零組件。 2.衝壓品質:SPCD ,具較佳加工成型性,適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成 型之零組件。 3.深衝品質:SPCE ,具有更佳的加工成型性,適用於衝壓品質無法勝任,須高度成 型或具時效性要求的特殊零組件加工。 因表面須電鍍,因環保問題,現今電腦業界已較少人使用。參考價格: 16NT$/Kg--0.6T . 2. SECC(鍍鋅鋼板):電鍍鋅鋼捲底材為一般的冷軋鋼捲,在連續電鍍鋅產線經過脫脂、酸洗、 電鍍及 各種後處理之製程後,即成為電鍍鋅產品,此產品特性不但具有一般冷軋鋼片的機械性質 及近似的加工性,且具有優越的耐蝕性及裝飾性外觀;在電子產品、家電及傢具的市場上具有很大 的競爭性及取代性。參考價格: 21NT$/Kg--0.6T 該產品依用途冸可區分為下列三類: 1.一般品質:SECC,適用於加工程度較低的產品例如供作彎曲、淺度衝壓成型及焊接等加工之零組件。 2.衝壓品質:SECD ,具較佳加工成型性,適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成型之零組件。 3.深衝品質:SECE(N) ,具有更佳的加工成型性,適用於衝壓品質無法勝任,須高度成型或具時效性 要求的特殊零組件加工。 4. 近來大量用在通訊、PC 產品,取代SPCC,唯一缺點,切斷面及折痕容易生銹。

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沖壓材料的認識 (2/6)
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。在Notebook上常用於EMI shielding pan ,非需高強度結構之bracket ,plate . 該產品依用途冸可區分為下列三類:參考價格: 34NT$/Kg --0.1T 一次軋延 : T1 ~ T5 材質,T1軟→T5硬 二次軋延 : DR8~DR10 材質,DR8軟→DR10硬 表面處理/ 符號 區 分 特 徵 B 光面處理 在具有細紋光滑表面之底片上,將錫層施以熔融之光澤表面。 R 粗面處理 在具有一定方向的磨刀石紋表面之底片上,將錫層施以熔融處理之光澤表面。 S 銀面處理 在具有較粗霧狀無光澤表面之底片上,將錫層施以熔融處理之光澤表面。 M 鈍面處理 通常在無光澤表面之底片上錫後,不經熔融處理之光澤表面。 4. 洋白銅片(鎳銅合金) Nickel Silver Alloy 洋白銅合金係指含銅50~70%、鎳15~35%等成份所組成合金的總稱、其材質有優異的韌性、 而且有亮麗的銀白色和穩定性適用於眼鏡框、代幣、高級材料和電氣材料。 參考價格: 350NT$/Kg--0.2T, 280NT$/Kg--0.3/0.4T, 190NT$/Kg--0.5以上 特性: 韌性高、強度高、穩定性高、富有彈性、銀白色澤 機械性質: 機 械 性 能 物 性 規 範 合金種類 合金冸代號 質冸 TS(Kg/mm2) EL% Hv C7451 R O 33.0~40.0 20以上 100以下 1/4H 40.0~43.0 10以上 100~120 1/2H 43.0~48.0 5以上 120~140 H 46.0~54.0 — 140~160

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沖壓材料的認識 (3/6)
5. 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。故目前在 Notebook 用於EMI之需求 .參考價格: 195NT$/Kg --0.1T.
C5111: C5102: C5191: C5212: C5210: 錫含量4%,強度佳,耐蝕性好,加工性優良,可用於高性能電氣用精密材料。 錫含量5%,強度佳,耐蝕性好,加工性優良,可用於高性能電氣用精密材料。 錫含量6%,電機材料,接著端子,IC元件等均可使用,高強硬度特質。 錫含量8%,有良好的強度特性,用於電氣材料。 錫含量8%,耐疲勞及彈性特性佳,最適用於高性能電子連接

6.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 。故目前在Notebook 已盡可能少使用,惟用於EMI之需求,有時尚難避免. 參考價格: 1405NT$/Kg --0.1T, 1105NT$/Kg --0.15T
C17000 成份:鈹 1.60 – 1.79 % 鈷+鎳 0.20 %最低 鈷+鎳+鐵 0.6%最高銅餘量,此為高強度合金 C17200 成份:鈹 1.80 – 2.0 % 鈷+鎳 0.20 %最低 鈷+鎳+鐵 0.6%最高銅餘量,此為高強度合金 C17300 成份:鈹 1.80 – 2.0 % 鈷+鎳 0.20 %最低 鈷+鎳+鐵 0.6%最高鉛0.2 –0.6 % 銅 餘量, 此為高強度合金 C17510 成份:鈹 0.2 – 0.6 % 鎳 1.4 – 2.2 % 銅 餘量此為高傳導合金 ,屈服強度98kg/m㎡,其導電及導熱率為純銅的40 –60%, C17500 成份:鈹 0.4 – 0.7 % 鈷 2.4 – 2.7 % 銅 餘量,此為高傳導合金,屈服強度98kg/m㎡, 其導電及導熱率為純銅的40 –60%, C17410 成份:鈹 0.15 – 0.50 % 鈷 0.35– 0.60 % 銅 餘量 此為高傳導合金,屈服強度98kg/m㎡,其導電及導熱率為純銅的40 –60 275C : 此為鑄造用鈹銅。

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沖壓材料的認識 (4/6)
7. 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,以期達到設計之需求.一般最好取3/4H為宜.若是須引伸抽型,若運用於LCD bracket ,一般 最好取1/2H為宜. 參考價格: 98NT$/Kg --0.5T , 130NT$/Kg--0.3T , 195NT$/Kg--0.2T . 8. S|US301(不銹鋼):Cr (鉻) 成分比 SUS304 低,耐蝕性較差,但冷間加工能得到非常高度的拉加 及硬度,其特性用途廣大,因彈性佳,故目前在Notebook常被廣泛運用在防EMI上,做彈性接觸 部份,但常用厚度在 0.4T ~ 0.07T 之間。運用上必須指定級數,以期達到設計之需求(例如彈力,強 度).並須注意301材料有金屬結晶性方向性,越高級數者越是硬且脆,若成型上不注意,易造成隅角及 側壁裂紋. 參考價格: 142NT$/Kg --0.5T , 183NT$/Kg--0.3T , 180NT$/Kg--0.2T . 285NT$/Kg --0.1T . SUS 301 與 SUS 304 材質硬度比較 SUS 301 H 材質
硬度 硬度 SUS 301 H SUS 301 3/4H SUS 301 1/2H 硬度 HV 480°±20° HV 380°±20° HV 300°±20° SUS 304 H SUS 304 3/4H SUS 304 1/2H HV 380°±20° HV 300°±20° HV 260°±20° 硬度 SUS 430 SUS 304 HV 200° HV200°±20°

材質性能 SUS 301 : 適合用彈性用途,含碳量高,硬度高,不易彈性疲乏.延展性不好,不易抽伸. SUS 304 : 不適合用彈性用途,含碳量低硬度低(軟). SUS 430 : 材料含雜質較多(不純),導致硬度不穩定.

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沖壓材料的認識 (5/6)
備註: 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). 1.

9. AL1050(鋁合金):材料含鋁較純,材質輕,散熱好, 材質不易加工,強度相對比較低,具有優良之 成形性、熔接性、耐蝕性。故目前在Notebook上常用於散熱片等不須重負荷處. 參考價格: 92~95NT$/Kg --0.5T. 型號 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al AL1100 (Si+Fe)≦0.95 0.05-0.2 0.05 - - 0.10 99.0min 10. AL5052(鋁合金):散熱好、材料較硬、強度強,成形性、熔接性、耐蝕性良好,但材質不易加工。 目前廣泛用於筆記型電腦代替馬口鐵, 取其質輕散熱性佳且強度較一般鋁材料為佳. 可設計運用於 Shielding plate , I/O bracket , Module drive 之 bracket .參考價格: 96NT$/Kg--0.5T . 型號 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al A5052 0.25 0.40 0.10 0.10 2.2-2.8 0.15-0.35 0.10 其餘

11.碳素工具鋼 SK3、SK5、SK7: 為碳含量0.6%以上的高碳鋼,淬火硬度是SK3、SK5為HrC50~60,SK7為 HrC5O~55,耐摩耗性良好,為較便宜的工具鋼,用於滑動部份等需要硬度和耐摩耗性的導銷、導套、頂 出銷、復歸銷等。熱處理後強度,剛性,回復較 SUS 301 H 尤佳,故目前在Notebook常用於需補強之結構 區域(如支架)及需高彈力之部品(如夾扣件及彈片,彈簧銷),但其區缺點是經熱處理後易翻翹變型且硬脆, 在運用上須注意 .參考價格: 45NT$/Kg --0.5T. 含碳量,抗拉強度及剛性 : SK3>SK5>SK7 7

沖壓材料的認識 (6/6)
12. Tic grade / HRB70 / HRC36 Titanium :參考價格: 1600NT$/Kg . (優點) 質輕-比重僅4.52(不銹鋼為7.93)。 抗高溫-融點高達1668℃,且散熱快。 耐腐蝕-不受酸鹼,物質腐蝕,可永久保存。 強韌、耐磨-純鈦表面硬度高、韌性強不易刮痕、磨損。 人體親和性-對人體的皮膚較不易引起過敏,且色澤溫和不刺眼,具有抗菌性、形狀記憶性、完全無磁性、 永不生銹。 (缺點) 活性高-二次加工時會發生不易脫離模具現象。 尤其在鈦金屬成份不純、有雜質時,更容易發生。 (鈦之應用) 鈦最早應用於航太工業上,由於鈦的特性(優點)多,使各行各業皆可使用,例如:航空業、 航海業、 化工業、電子業、電鍍業、食品業、醫療設備、人工牙齒、人工骨骼、發電廠、海水淡化系統、運動器材、 自行車零件、高爾夫球頭、眼鏡、鐘錶、電腦、廚具、藝品........都可看到鈦金屬之產品, 甚至行動電話外殼亦有用到。以Notebook領域來說,近來亦有應用設計於LCD cover 及Logic upper上作為 主體架構 .

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材料表面處理(1/8)
1.1 表面處理( Surface Treatment ) 金屬表面處理(metal surface treatment) 金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性 質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing). 1.2 表面處理的目的 表面處理的目的可以分四大類: (1) 美觀(appearance). (2) 防護(protection) (3) 特殊表面性質(special surface properties) (4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties) 1.3 表面處理之重要性 表面處理工業雖然不是工業之主流,但只有透過表面處理,製品的特性及價值才能充份發揮出來.應用電鍍 (plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesion coating),塗裝(coating)等工業技術,達到防蝕, 增進可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止滲碳等的多項目的.所以表面處理為各種加工製造工業不可 或缺的過 1.4 表面處理技術之種類
表 表 _____ 機械法 __ 珠擊法,切削,搪磨,噴砂,精磨,研磨,超加工. 面 _____ 冶金法 __ 表面硬化,(淬火,滲碳,氮化),擴散皮膜法. 形 _____ 化學法 __ 電解研磨,酸洗,化學研磨,酸蝕雕刻. 成 _____ 表面披覆__ 電鍍,無電鍍,熱浸鍍,熔射鍍,真空蒸著,陰極噴濺, 面 _____ 無機披覆__ 陽極處理,化成處理,著色,琺瑯處理. 披 _____ 有機披覆__ 塗裝,橡膠加襯,塑膠加襯. 覆

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材料表面處理(2/8)
2.1前處理的意義: 一般前處理工程過程為,研磨.預備.洗淨.水洗.電解.脫酯.水洗.酸浸及活性化水.中和.水洗.電鍍。 2.2 前處理的目的 : 前處理的目的是為了得到良好的鍍層,由於鍍件在製造、加工搬運、保存期間會有油酯、氧化物銹皮、氫 氧化物、灰塵等污物附著於鍍件表面上,若不去除這些污物而進行電鍍將得不到良好的鍍層。鍍·件品質, 前處理占很重要的地位。 2.3 前處理不良所造成之鍍層缺陷 : 前處理不良所造成之鍍層缺陷,有下列幾項:(1)剝離,(2)氣脹,(3)污點,(4)光澤不均,(5)凹击不帄, (7)小孔 (8)降低耐蝕性,(9)脆化。電鍍之不良,前處理佔很大的原因。 2.4 去除氧化物及銹皮的方法 : 基本方法有:1.噴砂除銹2.滾筒除銹,3.刷光除銹,4.酸浸漬,5.鹽浴除銹,6.鹼劑除銹,7.酸洗。 2.5 淨化的方法 : 淨化的方法有:1.鹼劑洗淨,2.溶劑洗淨,3.乳化洗淨,4.電解鹼洗淨,5.酸洗淨,6.蒸氣脫脂,7.噴砂洗淨,8. 滾筒洗淨,9.刷洗淨,10.酸浸漬,11.電解酸浸,12.鹽浴去銹,13.鹼劑去銹,14.超音波洗淨,15.去漆,16.珠 擊法。 2.6 超音波洗淨之原理及優點 :原理: 超音波洗淨的作用,是以超過人類聽覺聲頻以上的波動在液體中傳 導 ,當音波在洗淨劑中傳導,由於聲波是一種縱波,縱波推動介質的作用會使液體中壓力變化而產生無數微 小真空泡,稱之為<空洞現象>.當氣泡受壓爆破時,會產生強大的衝擊能,可將固著在物件死角內的污垢打散, 並增加洗淨劑的洗淨效果.由於超音波蘋率高波長短,穿透力強,因此對有隱蔽細縫或複雜結構的洗淨物,可 以達到完全洗淨的驚人效果. 2.7 噴砂研磨洗淨(abrasive blast cleaning) : 它是將研磨粒子以乾式或液體方式噴射在工件表面上去除污物,銹皮等作調節(conditjoning)表面以便做 進一步之處理。其主要用在: (1)去除塵埃、銹皮、磨砂、或漆 (2)粗化表面以便油漆及其它被覆處理 (3)去除毛邊 (4)消光處理(matte surface treatment) (5)去除物件餘料(flash) (6)玻璃或陶瓷刻蝕 , 其它方法可分為乾式噴射洗淨(dry blast cleaning)及濕式噴射洗淨(wet blast cleaning) 10

材料表面處理(3/8)
2.8 乾式噴射研磨洗淨(dry blast cleaning)的研磨材料 其使用研磨材料為: 1.金屬粒子(metallic grit) 2.金屬珠(metallic shot) 3.砂粒(sand) 4.玻璃(glass) 5.農產物 (agricultural products)如胡桃殼、稻殼、木屑 主要用於:(1)去除精密工件之毛邊(burrs) (2)消光表面處理(matle surface treatment) (3)檢查研磨、 硬化之工件 (4)去除硬工件上之工件記號(tool marks) (5)去除輕微銹皮 (6)電子另件及印刷電路板去除 氧化物以備焊接 (7)去除焊接銹皮(welding scale) . 2.9 濕式噴射研磨洗淨研磨材料(Abrasives) : 有許多種類及尺寸的研磨材料被使用,尺寸由20-mesh到500-mesh,研磨的材料有:1.有機物或農產物,如胡 核桃,2.無機物如砂、石英、氧化鋁等。 2.10 電解研磨: 電解研磨是類似電鍍,須直流電.電解液,但工作放在陽極,利用突出金屬部份電流集中,及凹處極化較大的 作用將工件磨帄,磨光,也使表面成鈍化更耐磨蝕.電解研磨去除很少量的金屬表面,較深的刻痕記號及非金 屬雜質不能去除.電解研磨優於機械研磨的是沒有變形,沒有刷痕 ,沒有方向性,及能表現出真實金屬顏色. 2.11 拋光(buffing)的形式: (1)硬拋光(hard buffing) (2)色澤拋光(color buffing) (3)接觸拋光(contact buffing) (4)Mush buffing. 拋光輪是用尼絨毛氈或是軟質的鞣皮等剪成圓形,數板重疊起來縫合成車輪,上面沾上剛石粉、金鋼砂、氧 化鐵、氧化鉻等研磨劑者,用此來研磨即係拋光輪加工. 滾筒研磨(barrel finishing) : 將鑄造品、沖製品以及其他小型件與金屬碎屑和研磨材混在一起,放進迴轉筒中,經長時間的迴轉,由於互 相撞擊、磨擦等而行鎚擊、研削等作用,可以作去角、拋光、表面切削等的加工.

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材料表面處理(4/8)
3.1化成處理的種類 化成處理是用化學或電化學(electrochemical)處理金屬表面得到金屬化合物(compound of the metal)的覆層(coating).其目的在改進耐蝕性(corrosion protection),塗裝附著性(paint bonding), 金屬著色(metal coloring),及化學研磨 (chemical polishing)等作用. 化成處理的種類 1.鉻酸鹽處理(Chromate conversion coatings) 2.磷酸鹽處理(Phosphate conversion coating) 3.金屬著色(Coloring of metals) 4.化學研磨(Chemical polishing 1.鉻酸鹽處理(Chromate Conversion Coatings) 鉻酸鹽處理應用在鍍鋅(Zinc),鎘(Cadmium),銀(Silver),銅(Copper),黃銅(Brass), 錫(Tin)零件. 鋁, 鋅 壓鑄品(Zinc Die-cast) 熱浸零件或其他金屬合金也有被鉻酸鹽處理的.一般採用簡單沒 (immersion) 在鉻酸鹽水溶液中但也有用噴霧法(spraying),刷洗法(brushing)或電解法(electrolytic method). 2.磷酸鹽處理(Phospate Coatings) 磷酸鹽處理是將金屬基材(metal substrates)的表面轉化成新的非金屬(non-metallic)及非導 電性(non-conductive)表面.

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材料表面處理(5/8)
4.1 電鍍之定義 電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程(electrodepos- ition process), 是利用 電極(electrode)通過電流,使金屬附著於 物體表面上, 其目的是在改變物體表面之特性 或尺寸。

4.1.1 電鍍之目的 電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層(deposit),改變基材表面性質或尺寸。例如賦 予金屬光澤美觀、物品的防鏽、防止磨耗、提高 導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性、熱處理 之 防止滲碳、氮化 、尺寸錯誤或磨耗之另件之修補。 4.1.2 各種鍍金的方法 電鍍法(electroplating) 無電鍍法(electroless plating) 熱浸法(hot dip plating) 熔射噴鍍法(spray plating) 塑膠電鍍(plastic plating) 浸漬電鍍(immersion plating) 滲透鍍金(diffusion plating) 陰極濺鍍(cathode supptering) 真空蒸著鍍金(vacuum plating) 合金電鍍 (alloy plating) 複合電鍍 (composite plating 局部電鍍 (selective plating) 穿孔電鍍 (through-hole plating) 筆電鍍(pen plating) 電鑄 (electroforming) 5.1.3 常用之各種電鍍運用 鍍鎳、 鍍鉻、 鍍鋅、 鍍鎘 、鍍錫 、 鍍銅、鍍銀 、鍍金、 合金電鍍、 無電解電鍍 茲列舉相關之運用及注意事項.

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材料表面處理(6/8)
鍍鎳: 鍍鎳一般可分為全光澤鎳、半光澤鎳、雙重鎳、三重鎳、工程鎳、犁地鎳、電鍍鎳及鍍黑鎳 全光澤鎳、半光澤鎳屬裝飾性鎳鍍浴 ,工程鎳用於如防止腐蝕、硬度、耐磨及磁性等 色澤:銀白色,發黃 , 鍍鋅: 色澤 :淺灰色的金屬 SECC即為電鍍鋅鋼板 . 鍍鉻: 色澤 : 銀白色,略帶藍色 易溶於塭酸及熱濃硫酸 ,鉻鍍層耐熱性佳,硬度高、耐磨性好、光反射性強,缺點為太硬易脆、易脫落. 鉻鍍層具多孔性,所以對鋼鐵腐蝕性不很理想,所以一般先鍍銅,再鍍鎳最後再鍍一層,鉻才能達到防腐蝕 及裝飾的目的. 鉻電鍍之種類:1.傳統式鉻酸鍍鉻。2.催化物鉻酸鍍鉻。3.自動催化鉻酸鍍鉻。4.熙色鉻簞鍍。5.滾桶鍍鉻 6.多孔鉻電鍍 7.微裂鉻電鍍 8.無裂鉻電鍍 鍍鎘: 色澤: 灰白色 鎘對人體有毒,食物之器具不能鍍鎘。 鍍錫: 色澤: 銀白色或灰色. 錫容易銲接,導電性良好,廣泛應用在電器及電子需要銲接的零件上.無毒性,大量用在與食品及飲料接觸 之物件.SPTE即為電鍍錫鋼板 . 鍍銅: 色澤:玫瑰紅色 . 導電性及導熱性優良易氧化,尤其是加熱更易氧化形成銅錄.唯一可實用於鋅鑄件電鍍打底用. 14

材料表面處理(7/8)
鍍銀: 銀是金屬中導熱及導電性最好的。 鍍銀可分裝飾性鍍銀(decorative silver plating)及工程鍍銀(enginee-ring silver plating)。 裝飾性鍍銀應用於如手飾、刀、匙、叉。工業應用於電子工業上的電接頭、半導體組件 (semi-conductor components)、電達天線。機械工業上的如高負荷軸承(heavy-duty bearings)防止擦粘 作用(galling)及粘蝕作用(seizing)、高熱氣的密封(sealing)。 合金電鍍: 是得到較好的物理性質,較優的耐腐蝕性。美觀性、磁性等、他能做熱處裡,他能取代昂貴的金屬.

無電解電鍍 : 又稱之為化學鍍(chemical plating)或自身催化電鍍(autocatalyticplating)。無電鍍是指於水溶液中之金屬 離子被在控制之環境下,予以化學還元,而不需電力鍍在基材(substrate)上。鍍層非常均勻,也就是均一性. 鍍層孔率較少,其耐蝕性比電鍍為佳。密著性、耐磨性良好。

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材料表面處理(8/8)
鋁陽極處理: 其用途如下各項 1.耐腐蝕(corrosion resistance):金屬的氧化物較金屬更安定,所以更耐腐蝕. 2.塗裝附著性(paint adhesion) :太空及軍事零件規格. 3.電鍍鋁:鋁經陽極處理後適合電鍍,因鋁陽極處理表面為不連續氧化鋁層,含許多孔,在磷酸鍍浴中會形成. 導電性變成可電鍍,而許多孔產生內鎖反應(interlocking)鍍層附著性加強. 4.裝飾(decorative appearance):用不同鋁合金,前處理,陽極處理系統可得非常耐久的各種裝飾性表面. 5.電絕緣(electrical insulation):陽極處理鍍層絕緣性很好並可耐高溫而不必改變,應用在電容器 (capasitor)工業上. 6.照相底板(photographic substrates):陽極處理所形成的多孔表面,將感光性物質(light-sensitive materials)滲入孔中可得到如同照相底片(photographic film) 7.發射性及反射性(emissivity and reflectivity)太空(aerospace),電子(electronics)及機械(machinery) 等光熱應用上. 8.耐磨性(abrasion resistance),低溫(-4~10℃)之硫酸電解液陽極處理可得非常硬的陽極鍍層 (hard anodic coating)具有耐磨特性,應用在齒輪(gears),活塞(pistons),葉片(fanblade),燃料噴角 (fuel nozzles). 9.表面分析(surface analysis):鋁基材在鉻酸(chromic acid)做陽極處理可檢測出表面缺陷(surface flaw) 用來研究鋁材料的冶金性質(metallurgical characteristics). 陽極處理鍍層著色(colring Anodic Coating ): 著色方法有電解(Electrolytic procedure),有機染色(organic dyes),無機染色(inorganic pigments) 及電鍍金屬(Electrolytically deposited metal)等方法. 封孔(sealing ): 封孔為陽極處理的後處理(postanodizing treatment) ,封孔是將鍍層的孔(pores)封住成為沒有吸附性的表面 (nonabsorptive)或將一些物質滲入鍍層孔內以改變或改進鍍層特性封孔過程(sealing process) 包掛溶解氧 化物(dissolution)及氫氧化物(hydroxide)再沉(reprecipitation)在孔內或將他的物質沉積在孔內而形成具 有特性的緻密表面. 16

沖壓材料焊接鉚合處理(1/3)
沖壓材料結合方式一般分為焊接與鉚合,茲概述如下: 鉚合 :

A.利用金屬本身之延展性,運用沖頭沖孔抽引高度後再用沖床或鉚合機與另件疊合後鉚接固定. B.將鉚釘套合於疊合之金屬鈑金件上,用沖床或鉚合機鉚接固定. (1).鉚釘型式材料 :

半中空鉚釘、實心釘、 拉釘 開叉釘 雙層釘 (2).鉚釘材質 : 超低碳鋼、不鏽鋼、鋁及合金、紅黃銅,各種電鍍與烤漆。 (3).鉚釘後處理 鍍青銅 , 鍍鎳 , 鍍鋅 , 鍍五彩 , 鍍黑鋅 , 鍍紅銅 , 鍍古銅色 … 等 (4).鉚釘頭型 : 大扁頭 , 小扁頭 , 圓頭 , 皿頭 , 帄頭 , 特殊頭型 ... 等

企眼釘

梢 / 特殊鉚釘
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沖壓材料焊接鉚合處理(2/3)
(5).六角鉚釘螺帽 :

(6).其他鉚釘螺帽 :

(7).注意事項: 1. 使用鉚釘鉚合,AL5052材質厚度宜>=0.5MM .鋼板材料材質厚度宜>=0.3MM 2.避免使用陽性螺柱鉚釘,因易造成鎖定時於根部處斷裂,尤其與薄肉件或較為軟質材料為然. C.參考價格: 打拉釘: 0.6 NT$/pc , 拉釘:0.1~0.2 NT$/pc 打鉚釘: 0.5 NT$/pc , 鉚釘:0.4~0.5 NT$/pc

18

沖壓材料焊接鉚合處理(3/3)
焊接 : (1).點焊機與成品範例:

成品範例
(2).電焊與點焊之不同:

點焊機與點焊治具

點焊機與排焊治具

在於電焊是用在厚工件的焊接上.而薄板焊點多使用點焊較多.點焊為用兩焊接端子 做高壓放電接合產生焊點.而電焊則是利用焊料來結合兩工件. (3).SECC 因表面有鍍鋅層,故點焊作業時需注意調整機臺條件,此外異種材料因硬度及導電係數不同, 不良率較高,較不適合採用點焊作業結合,建議儘可能採鉚合作業. (4)參考價格: 鐵材點焊: 0.45NT$/pc ,鋁材點焊: 1.1NT$/pc(不良率較高)

19

沖壓模具結構簡介

1.上模座

2.上模均力背板 3.沖頭固定板 4.剝料板均力背板 5.剝料板 11.沖頭 17.定位浮昇銷 18.材料

6.下模板 7.下模均力背板

8. 副導柱 9.副導柱用套筒 10.先導桿 14.剝料板螺栓 15.彈簧 16.剝料板襯套

12.副導柱用套筒 13. 鑲塊式模仁

(備註: 零件號碼 2,4,7 有時僅部份使用或全不使用)

20

沖壓模具材料的介紹 (1/2)
1. SS41 (鐵板):無法熱處理,材料較軟,使用於非切斷因面刀口處,如上模板、下模板等等。 參考價格:18~20NT$/Kg . 2. S45C/S50C(中碳鋼): ( 1 ) 硬度:HB201 – 269度。 拉力:70KG/MM 帄方以上。為標準之模板材 . ( 2 ) 可熱處理,但硬度較軟,可到達HRC38 – 42度。含碳量減 0.05%時應增加熱度10度。 (即S40C 830 – 880度) ( 3 ) 參考價格: 30NT$/Kg . 3. FC25 (鑄鐵): ( 1 ) 原料經低週波電爐熔解調整成份後,進行連續鑄造,故無一般翻砂件常見之縮孔氣泡夾砂等缺陷。 ( 2 ) 表面至中心組織均甚緻密,故耐磨及耐油壓性極佳。 ( 3 ) 可做鹽浴軟氮化,及油、水淬火等處理。 ( 4 ) 較汎用於汽車鈑金模,目前已較少使用於Notebook之沖壓模具上。 ( 5 ) 參考價格: 18NT$/Kg . 4. YK30 (碳素工具鋼):(SK-3) ( 1 ) 熱處理鋼板,硬度可達HRC50 – 55度。容易加工,兼具一般高碳鋼之高硬度及耐磨性。 ( 2 ) 價格較低,硬度中等,常用於滑動部份等需硬度與耐震磨耗性的導銷、襯套、頂出銷、回位銷及折彎模。 ( 3 ) 熱處理後變形較大,材質較不穩定。參考價格: ( 4 ) 參考價格: 68~70NT$/Kg . 5. SKD11 (合金工具鋼): ( 1 ) 耐磨性大,淬火性佳,淬火變形少。熱處理鋼板,硬度可達HRC58 – 62度。 ( 3 ) 價格中等,硬度高,最常使用之沖頭材料。 ( 4 ) 常用於大量生產模具。 ( 5 ) 參考價格: 135~168NT$/Kg . 21

沖壓模具材料的介紹(2/2)
6. SKH51 (高速工具鋼): ( 1 ) 耐磨性大,材質穩定,硬度極佳。須妥善熱處理,硬度可達HRC61 – 64度。 ( 3 ) 常使用於需要比SKD11較大韌性的細小沖頭、深抽引、硬度較高之切斷面刀口。 ( 4 ) 參考價格: 800NT$/Kg . 7. 粉末高速鋼(ASP):使用於 ( 1 ) 需要切口韌性, 需要切口尖銳, 需要強韌性、高降伏強度。 ( 2 ) 需衝擊低殘留沃斯田鐵,廣泛使用在沖壓成形冷段擠 壓高耐衝擊模具上。硬度可達HRC66 – 70度。 ( 3 ) 參考價格: 1600NT$/Kg . 8.超硬合金鋼: 超硬合金原是為了代替工業用鑽石而開發的材料,具有非常高的硬度。主要材料是碳化鎢(WC)等 碳化物粉末,並使用鈷基粉末讓這些碳化物粉末結合在一起,再利用高溫及高壓燒結成形。 材質硬,價格極高,熱處理硬度可達HRC70 – 75度,缺點易碎。參考價格: 2500 NT$/Kg .

22

沖壓加工費用參考表 (1/2)
? 參考表一 :
PRESS PARTS COST TABLE
#材料費
NO 1 2 3 素材規格 S P C C 0 . 5 以下 SPCC 0.6/0.7 S P C C 0 . 8 以上 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 8 5 4 5 6 S E C C 0 . 5 以下 SECC 0.6/0.7 S E C C 0 . 8 以上 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 8 5 7 8 A L 0 . 5 以下 ( 1 0 5 0 ) 2440*1220 A L 1 . 0 以上 ( 1 0 5 0 ) 2440*1220 比重: 0 . 0 0 0 0 0 2 7 5 9 10 A L 0 . 5 以下 ( 2 0 5 2 ) 830*915 A L 0 . 8 以下 ( 5 0 5 2 ) 830*915 比重: 0 . 0 0 0 0 0 2 7 5 1 1 S45C 0.4以下 1 2 S45C 0.5/0.6 1 3 S45C 1.0以上 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 8 5 300*1000 300*1000 300*1000 350 280 190 130 110 2 3 S K 5 0 . 4 以下 24 SK5 0.5/0.6 300*1000 300*1000 43 52 62 110 90 26 24 22 尺 寸 NT/KG 24 22 19 2440*1220 2440*1220 2440*1220

#材料費
N O 素材規格 尺 寸 1 4 S U S 3 0 1 0 . 2 以下 2440*1220 1 5 S U S 3 0 1 0 . 3 / 0 .2440*1220 4 1 6 S U S 3 0 1 0 . 5 以上 2440*1220 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 9 7 8 1 7 S U S 3 0 4 0 . 2 以下 2440*1220 1 8 S U S 3 0 4 0 . 3 / 0 .2440*1220 4 1 9 S U S 3 0 4 0 . 5 以上 2440*1220 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 9 7 8 2 0 S P T E 0 . 1 5 以下 900*700 21 SPTE 0.2 2 2 S P T E 0 . 3 以上 900*700 900*700 37 31 29 180 110 90 200 170 120

#材料費
N T / K G N O 素材規格 27 BE CU O.4 2 8 B E C U 0 . 5 以上 比重: 0 . 0 0 0 0 0 8 9 2 9 ( 鏻青銅) P B C U 0 . 1 30 PB CU 0.2 31 PB CU 0.3/0.4 32 PB CU 0.5 比重: 0 . 0 0 0 0 0 8 9 3 3 洋白銅 3 4 洋白銅 3 5 洋白銅 0 . 2 以下 0.3/0.4 0 . 5 以上 300*1000 300*1000 300*1000 350 280 190 260 190 160 135 尺 寸 NT/KG 1150 950 780 2 6 ( 鈹銅) B E C U 0 . 2 以下300*1000 300*1000 300*1000

2440*1220 2440*1220 2440*1220

300*1000 300*1000 300*1000 300*1000

比重: 0 . 0 0 0 0 0 8 4 7

比重: 0 . 0 0 0 0 0 8 9

2 5 S K 5 1 . 0 以上 3 0 0 * 1 0 0 0 比重: 0 . 0 0 0 0 0 7 8 5

23

沖壓加工費用參考表 ( 2/2)
?參考表二 :
加工費用 加工方式 攻牙 脫 脂 點焊(鐵) 點焊(鋁) 鉚合 鉚釘 鍍錫 ( 滾電) 鍍鎳 ( 滾電) 鍍鋅( 滾電) 鍍金( 滾電) 熱處理(鈹銅) 熱處理(鋼鐵) 髮線處理(單面) 髮線處理(雙面) 單位 次 100*100*0.000065 點 點 次 次 KG KG KG KG KG KG 才 才 Price(NT) 沖壓機台噸數 單位 Price(NT) 0.35 0.65 0.45 1.1 0.4 0.6 90 60 25 1400 520 60 16 25 15T 25T 35T 40T 45T 50T 80T 110T 160T 200T 次 次 次 次 次 次 次 次 次 次 0.35 0.4 0.45 0.55 0.7 0.75 0.9 1.2 1.7 2

吊電費用 加工方式 100*20 m/m 100*50 m/m 錫 鎳 鋅 陽極處理電著塗裝 烤漆 2 3 3 5 6 5 8 10 5 6 8 14 16 27 2 4 5 9 11 19 6 10 14 20 31 42

100*100 m/m 4 200*100 m/m 5 200*200 m/m 9

10 15 12 23

300*200 m/m 16 21 32

24

機構設計注意要點 (1/2)
?注意要點: ?1 : 須滿足功能之需求,承受SPEC之測詴條件.符合設計原理 以及基本規範 . ?2: 須針對客戶之不同屬性以及特殊要求與偏好,而做周詳之考量. ?3: 須考量過QIL之範例並適當地融合於設計中.多參考成功之範例. ?4: 綜合各項需求考量(功能、產品定位、強度、重量、價格、可靠度、製程難易、材料特性) , ? 慎選材料,評估風險以及做好主計劃與備份計劃. ?5: 基本之設計原則: ? A. 漸變、倒角、圓角是否已考量,以避免缺口效應造成應力集中.是否有不易製作或容易折損之 ? 細部. ? B. 須考量Operator於製程上易觸摸到區域,線路走線之範圍,須指定毛邊方向以及倒毛邊壓帄之區域, ? 避免割傷人手及造成短路. ? C. 結構強度與重量、價格上帄衡考量,在作為主架構之bracket應儘可能設計抽引,突條,補強剛性. ? 在空間不足,重量考量下,亦可設計轉接架構,將異種材質結合以取其個冸之優點. ? 例如 : LCD Bracket : ? (a).轉軸相鄰區域,結構剛性必須良好,否則易因受往覆撓屈而造成金屬疲勞剪斷或與其鎖定之 ? boss斷裂.建議採用SUS 304 3/4H(較不適合深抽)以上或 SK7熱處理材料貼附或直接作為結構再 ? 轉接長支架. 設計上應使應力作用於Bracket而非LCD Cover上為宜. ? (SUS 304 1/2H以下材料較易抽引,但強度較弱,剛性較低,使用上須注意該應力之截面受力). ? (b).長支架 :要注意尺寸之精度,折角是否正確,設計成轉接型式者,須注意鉚合 處之強度 . ? D. 須設計定位方式:突點,定位孔,壓印線(貼附如Mylar類附件). ? F. 須考慮EMI/ESD及UL之需求並避免產生短路之危險,貼附適當材料(如Mylar、Kapton 、鋁箔、 ? Emi Gasket). 25

機構設計注意要點 (2/2)
?G. 金屬鈑金件結合方式之考量: ? (a).鈑金件間一體性結合: ? 異種金屬:抽引鉚合 同類金屬:抽引鉚合 、點焊 . ?. (b).可分解性結合: ? 鎖定需求 : 直接工牙(厚鈑)、 抽引工牙(0.6MM以上為宜)、打鉚釘後鎖定. ? 設計扣合結構 :於鈑金件上設計矛勾或於朔件上設計卡勾、熱融pin,boss ,將配件扣住、 ? 鉚住.建議在可分解性結合設計上儘可能用卡勾扣合(尤其是邊緣區域更為有利),可使整體結 ? 構節一體化並減少螺絲之使用. ? ?. 考慮設計間隙大小.尤其是活件以及須承受壓力測詴之區段. ? 例如: 固定件:0.1~0.15mm/each side 活動件:0.35~0.4mm/each side ? 壓力測詴:>6mm(from cavity side to Drive when 20kg on palm-rest) ? >1mm gap(from frame to HDD ,when 5kg on KB) ? 7.考量是否可共同其他機種之設計,或有無多餘或不必要之零件,是否可合併以降低零件數目, ? 零件製作及組裝成本. ? 8.同一方向所使用螺絲型式長度是否儘量簡化統一?組裝之製程便利性是否考慮?

? 9.維修性:拆裝性是否良好?是否易導致零配件損壞.?
?10.是否考慮到組裝件之公差與配合之normal and worse case ? 並且作公差分析. ?11.尺寸與公差標示是否合理? Process/Critical Dimension 是否合理 ? 是否階段性檢討確認? ? 備註欄標內容是否正確而完整 ? CTF drawing 標示是否正確 ? ?12.模型檢討及模具開模方式,模具品是否檢討確實 ?找出問題點並加以修正.

26

機構設計實務 (1/3)
1.沖剪孔與外形時成品之臨界尺寸:

P 或 L 5t 以下 10t 以下 10t ~ 25t

臨界值 推薦值 Smin Sa Smin Sa Smin Sa

0.8以下 1.2 2 1.6 2.5 2 3

板 厚 t 之 範 圍 0.8~1.6 1.6~3.2 3.2~5 1.5t 2.5 ~ 3.8 3.8 ~ 5.5 5.5 ~ 8 2t 2.5 ~ 4.5 4.5 ~ 8 8 ~ 12 2.5t 3.0 ~ 5.5 5.5 ~ 10 10 ~ 15

27

機構設計實務 (2/3)
2.彎曲加工之最小邊高尺寸(軟鋼板之基準):

t之範圍 0.8mm以下 0.8~1.6mm 1.6mm以上

S0 之最小值 2t 1.6t 1.3t

t之範圍 0.8mm以下 0.8~1.6mm 1.6mm以上

S0 之最小值 2t 1.6t 1.3t

28

機構設計實務 (3/3)
3.彎曲隅角附近孔緣之最小尺寸: 板厚3.2mm以下,1/4H以下之板材 Sd之最小值 r + 1.5t 或 1.2mm

L之範圍 25mm 以下 r + 2.5t

SL之最小值 r + 2t 或 1.5mm

25~50mm
50mm 以上



2mm r + 3t 或 2.5mm

S0之最小值 r + t 或

2t

29

機構設計範例實務 (1/2)
LCD cover以AL5052 0.8t沖壓成型範例: 1.模具工程數分析:若需鏡面烤漆,則成形工程必須貼附保護膜 下料1->零折彎(直角)2->成型->沖孔->打矛勾->打兩側左折->沖左右側邊孔(翻90度2次)-> 沖上側邊孔及沖上側缺口(翻90度)->沖下側邊孔及沖Hinge區域下缺口抽型後餘料(翻90度)-> 抽LOGO字樣.共計13工程 . 2.後處理為 : 分為兩種 -鏡面烤漆型 :NC加工銑邊及hinge穿線槽->去拋光(側邊,用拋光輪)->噴底漆->噴面漆->OK -陽極處理型 :NC加工銑邊及hinge穿線槽->砂輪去毛邊->拋光(側邊,用特殊之菜瓜布)->噴砂 (細鋼珠)->陽極處理->OK

往上方打之击字

3.製作上先開成型模具,經多次修整以調整拉料、變形之缺點,尺寸穩定後方開下料模具 . 4.特點為LCD卡勾直接由鋁板經兩次折彎後,外角為直角. 5.在成品外型上,可設計為外突漸變之弧形,表面鼓起之精度可控制在0.56mm之公差內,鼓起形成之因 素為金屬之內應力所致.然而在結構之剛性上來說,設計為帄面之形式反而較弧形鼓起為結實.因此建 議儘可能採取帄面式設計. 30

機構設計實務 (2/2)
6.上方突字工程設定於最後一工程之原因乃在於便於設變以及配合供應不同客戶之考量. 7.需鏡面烤漆之產品其製程較複雜,稍有落塵於表面上即會形成俗稱“火山口之痕跡.不良率甚高. 8.以陽極處理處理外觀之產品,其表面硬度可達6H ,模具採SKD11 ,成形模需鍍硬鉻,模具費約需80 萬 ,成品單價約250~280NT$ .除鏡面烤漆,陽極處理另亦可設計製作髮線處理之成品. 9.以料厚0.8T之AL 5025設計LCD Cover之折角,R角之設定值最小應為,內R0.45,側邊R1.5 ,外球轉角R2.5 .直接沖壓直角下沉面,深度最多為0.8T/3 . 側邊沉頭沖孔 零折彎卡勾 內R0.45 10.在與Hinge結合之設計上,可設 計Hinge與壓鑄件鎖付成一體 之結構 ,然後以側鎖螺絲(side and down)結合LCD Cover與壓 鑄件組之Hinge .如此強度應 已足夠設計之需求. NC加工

側邊轉角R1.5

外球轉角

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Q&A

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