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1、裁切機構設計與應用,單 位:NB AUTO報告人:馮祥峰日 期:9/12006 rev.A,裁端機之功能定義裁端機之開發演進常用類型裁端機介紹機構設計主要考量結論,Content:,前 言,本課程主要目的:提供自動化開發人員對裁端機機構設計要領.內容:包括裁端機的功能特性與機構設計要領說明,並藉著各種類型裁端機實例介紹讓學員了解及更廣泛之相關應用.上課對象:自動化與產發夾治具開發.上課時間:共2小時(含測驗及講解).課程特色:1.講解裁端機的功能特性.原理.2.實際類型實例說明介紹讓學員有更深刻體會.,一.裁端機之功能定義:,a.鉚釘檢知:因端子為連續電鍍,必須有Carrier接料以延續完成電
2、鍍製程,裁端機須有檢知功能防止送料機構與軌道卡料,否則確認來料無鉚接頭.b.端子弧形整形機構:因沖壓與電鍍繞帶之鬆緊力與最小繞帶半徑因素致使端子有弧形產生,若無整形將會影響端子之手工插針作業.c.端子自動餵放料機構:端子為Reel方式收料包裝,能自動將Reel作放料與停止之緩衝,防止料帶拉壞d.端子二次加工機構:如端子有保護腳裁切.去pin裁切.Sub-carrier裁切.成型折彎等等(含廢料吸屑裝置),含裁切模組與動力機架e.料帶驅動拉送機構:為端子驅動動力來源f.數pin:部分當缺pin或歪針嚴重時考量停機處理,再進行後續裁切g.裁切機構:將端子裁斷之機構,含裁切模組與動力機架h.整齊收料
3、機構:目的防止端子堆疊損傷與存放空間及提升插針速度i.缺料檢知:於端子裁切將終止時,提醒操作者缺料進行換盤作業,1-1.功能與原由:,二.裁端機之開發演進:,2-1.料帶汽缸帶動棘爪撥料與定位+收放料架+裁切模組:(MCA/EISA)2-2.收放料架+裁切模(送料定位+沖切功能一體):(打端子機構)2-3.料帶汽缸帶動棘爪撥料與定位+小沖床+裁切模:(PCMCIA開發引進)2-4.YDK(橫濱電子)引進定長裁切機(單料帶線外落地型):料帶步進馬達/sprocket帶動+切斷模組+缺料檢知+鉚釘檢知+收放料架+料帶弧形整料2-5.由引進之定長裁切機改制為(雙料帶線外落地型)(功能同上)(CPU
4、socket端子)2-6.雙料帶線外落地型裁切機主要為改裝自動整收料機構2-7.再延進單料帶on-line桌上型裁切機:料帶步進馬達/sprocket帶動+切斷模組+沖切機架+缺料檢知+鉚釘檢知+收放料架+去pin模組2-8.再延進單料帶on-line桌上型裁切機:(機構改善)將料帶驅動由下改制為上方(因應不同之sprocket直徑),使端子端在一值線上送料2-9.其他種類特殊用途裁端機,切斷模組,人機介面控制面板,被動棘輪,驅動料盤,驅動棘輪,被動收紙帶機構,鉚釘檢知,3-1.NB桌上型裁端機(最後定稿機種),切斷動力機架,二次加工動力機架,端子去pin裁切模組,三.常用類型裁端機介紹:,切
5、斷模組,人機介面控制面板,被動料盤架,驅動棘輪,驅動收紙帶機構,鉚釘/缺料檢知,3-2.NB桌上型裁端機(舊機型),切斷動力機架,二次加工動力機架,端子去pin裁切模組,三.常用類型裁端機介紹:,3-2.NB桌上型裁端機(舊機型),1.料盤無動力,由收紙帶驅動放料端子容易因為受拉過緊壓縮變形,尤其是Forming type端子。2.送料驅動棘輪在端子下緣會因為棘輪直徑大小需經常性調整其高低,端子較難調整其一直線,端子在棘輪端容易捲料卡機。3.步進馬達與棘輪為直結,拆裝更換不同之sprocket容易磨耗軸心而偏心。4.單一棘輪送料容易偏擺,對裁切空間較小之端子容易切壞(ex.有扇型之端子)5.兩
6、相步進馬達五相步進讓分割更细與泛用性。6.二次加工用機架,其汽缸出力為直接式,常會因需較大之動力需更換甚大之汽缸安裝與使用不便。,缺點:,三.常用類型裁端機介紹:,3-3.打端子機構(for端子打線),送料,裁切機構,1.送料裁切通過一個汽缸完成.2.送料機構通過調節螺絲實現微調.3.壓料通過撥爪卡住pin孔,當汽缸向下裁切,送料撥爪向厚退時,防止帶料.,調節螺絲,壓料撥爪,送料撥爪,連桿,三.常用類型裁端機介紹:,3-3.打端子機構,結構模組化,1.利用打端子機構可設計一些專用裁切機,特別是小pitch的端子.2.結構緊湊,送料,裁切動作均用一個汽缸完成.3.易實現模組化,對不同Pitch,
7、Pin孔之端子,可通過更換送料,裁切模組,達到共用.,三.常用類型裁端機介紹:,3-4.整齊收料裁端機,端子送料方向,裁切中收料盒,備用收料盒,整齊收料機構,端子收料上下運動機構,端子切滿收料盒狀態,端子初始收料盒狀態,(源自早期BM2-Auto用於SO_DIMM手工排插),端子整料放置,Docking280pos.整齊收料機構,三.常用類型裁端機介紹:,3-5.整齊收料裁端機(用於DDR SO_DIMM舊形),端子承座,承座table,裁切傳動連桿,端子流入方向,Metal latch,內排端子,外排端子,三.常用類型裁端機介紹:,DDR4.0 200pos.Conn.,從動傳動與減速齒輪,
8、裁切凸輪,Cam follower,日內瓦凸輪,驅動小齒輪,3-5.整齊收料裁端機(用於DDR SO_DIMM舊形),特點:1.利用日內瓦機構連接sprocket做送料與利用cam帶動連桿作旋轉裁切動作.2.DDR內排端子由於塑膠arm,較難實現自動插針,沿用舊式手工插針概念,將端子直接由插針承座承接收料,並設計成可直接安裝塑膠之共用壓入承座,效益比自動插針機高3.外排端子現況以插針機插針,預計未來同樣將插針改為裁切收料後裝塑膠壓入,可提升效率4.切斷模組採用內外圓配合,異於傳統沖模機構,內圓旋轉當punch,外圓不動當die,已廣泛應用於shell裁切與ddr裁端機.5.伺服馬達以齒輪傳動減
9、速比7(16vs112),當主軸轉1周,有兩個送料與裁切之動作行程(100pin約16sec完成,裁切1片0.16sec完成,現況轉速200rpm未來提昇速度改善目標為500).6.送料之sprocket須以90旋轉端子需求送完一片所需之長度來設計,因為是專用機台,在更換sprocket需變動端子整體送料之軌道與裁切位置,泛用性較差,三.常用類型裁端機介紹:,3-5.整齊收料裁端機(用於DDR SO_DIMM改良),端子承座,承座table,裁切連桿,端子流入方向,特點:1.改良動力傳送方式由伺服馬達藉由齒輪減速直接傳動,改為減速機與時歸皮帶傳動2.裁切之連桿機構改為滑軌傳動,行程控制較精準確
10、實.3.提高轉速:端子送料與承座table之配合改良,目標轉速為1000rpm 效率提升為5倍,未來對提速機構方面是否壽命強度可達到需求,需進一步大量驗證.4.切斷模組機構與傳動之日內瓦機構未作變更.,三.常用類型裁端機介紹:,3-6.定長裁端機,特點:1.利用汽缸帶動棘爪送料動作.2.切斷模組採用內外圓配合,異於傳統沖模機構,內圓旋轉當punch,外圓不動當die(同前ddr裁端機切斷模組機構),定長裁端機棘爪+旋轉裁切,三.常用類型裁端機介紹:,3-7.docking 280pos.去pin與定長裁端機,電源插頭,端子料盤架,去PIN模組+撥料,定長裁切模組及送料棘輪。,操作面板,舊型裁端
11、機缺點:1.端子去PIN與裁切模組成S彎道曲度小,端子變形嚴重,影響插針作業2.棘輪設計不良,棘齒過長,pilot hole刮屑嚴重3.棘輪加工困難&齒數設計配合電控有問題ex.20&30齒,難以整除分割,端子弧形整料機構,去PIN模組,裁切模組,整齊收料機構,舊型報廢之裁端機,使用中之裁端機,裁切中收料盒,備用收料盒,端子流入方向,端子流入方向,三.常用類型裁端機介紹:,3-8.定長裁端機(去pin與裁斷):,三.常用類型裁端機介紹:,1.二次加工用機架,其汽缸出力為直接式,常會因需較大之動力需更換甚大之汽缸安裝與使用不便2.送料驅動棘輪在端子下緣會因為棘輪直徑大小需經常性調整其高低,端子較
12、難調整其一直線,端子在棘輪端容易捲料卡機3.步進馬達與棘輪為直結,拆裝更換不同之sprocket容易磨耗軸心而偏心4.單一棘輪送料容易偏擺,對裁切空間較小之端子容易切壞(ex.有扇型之端子)5.兩相步進馬達五相步進讓分割更细使用較廣6.KS鴻超準標準化之裁端機建議改制為3-1節之裁端機,缺點:,3-9.定長裁端機(TPE DS原I/O):,三.常用類型裁端機介紹:,1.體積大較難online排產2.裁切無壓料,端子容易翻料跳動,端子容易受傷3.舊式植pin式棘輪,加工難已改採一體成型法取代4.無二次加工機構,僅能做定長裁切功能5.更換不同pitch之棘輪,無法調整棘與切刀口一直線,端子容易捲料
13、,缺點:,端子料盤架,端子放料緩衝區,缺料檢知,弧形整料機構,鉚釘檢知,惰輪,驅動棘輪,切斷機構,切斷機構,控制面板,四.機構設計主要考量:,4-1.棘輪設計考量:,一體成型法,4-1-1.棘輪齒型種類:以加工製造法約可分為三種,a.一體成型法:為車床與銑床加工(一般爲求耐磨耗以skd11材料加工後經熱處理完成/KS多以vicking材料加工無熱處理/或以S45C加工經氮化處理)b.植pin法:為最早YDK引進之型式,共有3個零件組成(1)pin為研磨而成,需控制長度與有效直線距離,加工困難,否則驅動端子時有干涉過切問題,容易捲料卡機,pin小固定困難(2)roller為車床與銑床加工而成(一
14、般採用S45C經氮化處理)(3)stopper,為固定pin之stopperc.線割成型法:加工較容易,齒型容易一次加工成型,但實際與端子pilot hole接觸僅有兩條尖銳直線,對薄型材料驅動容易變形較不適用(建議板厚0.15mm以下),設計可作成分體式,當棘爪磨耗或變更不同pitch棘爪時很容易更換(圖示為分體式組成為:壓料輪x2/棘輪x2/心軸/定位pin),植pin法,線割成型法,pin,roller,Pin固定螺孔,心軸stopper,棘爪片,壓料片,心軸,四.機構設計主要考量:,4-1-2.棘輪設計,自動插針機用100齒棘輪,A,B,C,D,a.心軸直徑A(傳動之連結)(1)用於裁
15、端機以五相步進為主8mm(2)用於自動插針以二相步進為主6.35mm(1/4”)b.壓料面直径B=pilot hole pitch(mm)*50(齒)/3.14159c.齒高最大直徑C=B+2H(齒高)d.齒高H,建議最大不超過0.8mme.爪齒有效直線距離T約為材料板厚f.爪齒直徑D 約小於pilot hole直徑0.08-0.10mm,以沖壓標準化設計pilot hole直徑一般約設計在0.60-1.20mmg.爪齒前緣leadin形狀應為漸開線,防止齒與pilot hole干涉h.當棘輪直徑大時,建議做逃重處置,但要考量強度問題.i.輪寬E,一般取3mm,配合爪齒直徑D,若爪齒已經超過2
16、mm時建議輪寬再適度放大,以使壓料有足夠面積.j.棘輪之安裝固定(1)螺絲固定(2)外圓緊縮式(3)鍵槽式k.齒數設計一般以50居多,100齒for高速插針用,有最大直徑之限制時一般以25齒為主(重點為整除步進之pulse400/500),H,E,四.機構設計主要考量:,4-1-3.棘輪傳動機構設計,a.直結法:棘輪為換料常更換之零件,容易磨耗馬達心軸(軟性鋼材),尤其以螺絲 固定安裝法更容易磨耗,建議在專用機型式使用b.間接連結法:棘輪固定安裝在間接傳動之心軸上(熱處理軸心),無磨耗問題，但須注意軸承之間隙防止旋轉偏心,送料位置不準確,端子流向,惰輪,驅動棘輪,步進馬達,撓性聯軸器,端子流向
17、,驅動棘輪,間接傳動心軸,端子,間接連結法,直結法,軸承,可變更換軌道,端子蓋板,4-2.汽缸出力計算:,四.機構設計主要考量:,a.裁切剪應力計算:,端子材料為鈹銅剪應力=90kgf/mm端子材料為磷青銅剪應力=60kgf/mm端子材料為黃銅剪應力=40kgf/mm,b.裁切力計算:,F=*A(剪應力*裁切之截面積),c.壓料力為裁切力60%,d.減小裁切力之設計方法:(1)punch作成段差式(2)斜刀裁切,4-3.去pin模組設計:,四.機構設計主要考量:,下模板(with Die&Lift),壓料板(with Insert),上模板(with Punch),Punch,Insert,D
18、IE,Lift,0.30mm,Punch與上模板間隙單邊0.005mm,Insert與壓料板間隙單邊0mm,Punch與Insert間隙單邊0.003mm,Lift與下模板間隙單邊0.01mm,Die與下模板間隙單邊0mm,Punch與Insert間隙單邊0.003mm,Punch與Die間隙單邊0.006mm,Notes:(1)導柱與上模板孔徑間 隙 設計模板孔徑取大於 導柱 0.003-0.005mm(2)導套與壓料板及下模板 設計間隙孔比軸大約 0.05mm(以灌膠接合,間隙越小結合強度越高)(3)定位基準孔:取公差大 0.003-0.005mm,導柱與導套,定位基準孔,模板,四.機構設
19、計主要考量:,4-4.裁切模組設計:,punch,die,端子流向,holder,端子流道,a.裁切功能中punch&die不可缺少,holder有些設計 省略,但容易在裁切過程中,被切下肢端子有翻料跳 動問題,對端子容易撞歪之不利影響,所以具holder 之壓料裁切,端子較不易損傷,狀況較好.b.Punch設計時,一般會遇到forming端子,需要考量逃 料之問題,所以會有所不同.c.Punch在依固定之滑槽動作,一般間隙為 0.005-0.008mm,安裝die為在Punch下壓後 緊靠後鎖緊,避免撞刀過切刀口干涉.d.端子插針方向分辨:有將刀口設計成斜刀,但容易因對刀問題過切刀口干涉問題
20、發 生,不建議使用建議整齊收料機構設計 預防.e.裁切刀具之材料一般選用SKD11 or ASP23 須硬化熱處理.,四.機構設計主要考量:,4-5.收放料架機構設計:,從動收紙帶機構,料盤驅動感應馬達,4-5-1.料盤無動力,由收紙帶為驅動帶動料帶放料端子容易因為受拉過緊壓縮變形,不建議使用,尤其是 forming端子4-5-2.料盤與收紙帶皆有動力,收紙帶馬達一般選用為扭力馬達成本較高,但使用最具彈性與廣泛,如紙盤包裝之料盤(如附圖一)4-5-3.僅料盤有動力,收紙帶部分為間接傳動收紙(如下圖示)可省收紙帶馬達,整體機構與造價較便宜,為NB最常用之機構,(附圖一),五.結論:,裁切模設計-ICS自動化 劉俊宏沖模 BUSH 黏結方式改善對策-ICS沖壓 謝乾峰新裁切機構設計_Visteon 3 way Center pin-趙登國,5-1.相關KM參考資料:,5-2.裁切機構繁多,主要還是要依據各產品之功能特性 及製造型態來設計,不見得手工作業裁端機會比自動插針機效率差,提供DDR之應用例子,參考希望能帶來一些新的想法應用.,試題:(1)試述裁端機主要功能有哪些,列舉五種功能?_40%裁切力如何計算?_30%(3)Sprocket製造方法區分有哪三種型態?_30%,單位:_ 姓名_工號_得分_,裁端機構設計與應用考卷,
