金属端子连续冲模之设计过程

﹝7﹞脱碳少
﹝3﹞
经热处理变形小
﹝8﹞价格低
﹝4﹞
淬火性良好
﹝9﹞热处理简单
﹝5﹞
切削性良好
所以连续冲模应考虑好各种因素，才能设计出一副经济又实用的良
好模子，也很适合大量生产，所以探讨的比较深入，且希望能够更了解
到加工程序之布置与发展趋势。
一、前言
以往由于模具构造较简易，模具工厂大多依据资深人员所绘制之草
量的考虑、产品形状的限制、不适于制造精度公差较高之制品、不适于
制造会产生残留应变之制品、指定毛头方向之制品有时无法加工和成品
材质及适用压床之限制。且目前冲压模具之构造倾向复杂化，一副模具
所包含的模具组件种类和数目亦很多，假使依照旧有方式进行模具之加 工及组装，不仅在零件及组装方面会产生严重的问题，而且在往后之模 具维护及保养上将因缺乏正确的图面资料以供基准而陷入动弹不得之因 境。亦即冲压模具设计图之要求完整性将是模具工厂的必要作业。
市面上使用很多连续冲模所生产的制品，例如从细小的电子、电器 等零件，到中、大型的汽车及飞机上的零件。而冲压制品的形状种类繁 多，各种冲模加工的工程亦有差异，要想对连续冲仿真定一套标准设计 步骤并非易事。一般设计连续冲模应考虑工程设计的步骤可分为五大项 目： (1)依图样进行了解、分析，并作初步规画。 (2)依制品的需求，考虑引导定位的问题。 (3)依制品的形状要求，考虑冲头、模块的设计问题。 (4)依经济的原则，考虑制品的料条布置。 (5)考虑各种加工的因素。 2-3连续模具之采用原则
金属端子连续冲ห้องสมุดไป่ตู้之设计过程
连续冲模（Progressive dies）是一种模具结构名称，基本上可解释
为：冲压零件无法由冲孔、弯形或引伸模等，其中任一种冲压模具在一
次冲压过程中完成成品，而必须由多套模具或多套工程来完成冲压时，
将这多道工程，或多套模具所应具备的各种结构零件设计在同一道模具
内，使这套模具在连续冲压过程中，完成该成品谓之。连续冲模可定义
（3）对于硅钢片应增加50％的距离。 2-5.2料片尺寸之精度
冲压成品的精度除特殊加工方法外，有一定范围，所谓特殊加工方法 是指精密下料，或者是料片冲成成品之后预留尺寸再作第二次的整修冲 压，此类方法的加工成品尺寸精度可较一般的冲压下料来的精密，约可 达一般冲压加工公差的1/2精密度。何以冲压成品的尺寸精度有一定范 围?其原因除了模具本身精度无法完全控制以外，另有两种原因：一是 下料成品冲压时在模穴中受挤压，当成型之后脱离模穴时，料片的周围 材料会稍微向外扩张；二是模穴的侧面与成品在冲压过程中因摩擦力的 关系，侧面摩擦力正好与冲头下压力量产生力矩作用，当成品完全冲剪 脱离模穴时，力矩会消失，料片会使因力矩产生稍微变形部分恢复平坦 状态，而使成品尺寸略为增大。
一般工厂用autoCAD，但我们使用Proe/sw软件来绘制我们的 模具图，因为Proe/sw软件由一个图文件储存一个零件，而最后可
叫出全部的档案，将其组成组合图，较其它软件使用上方便。
Proe/sw对于传统机械设计工作来说无疑有相当大的助益，因 为Proe/sw中的参数不只代表设计对象的外观相关尺寸，并代表具
即停止动作，避免冲头遭受损毁。 2-4连续冲模的标准件 连续冲模的结构绝大部分的零件均与下料冲孔、剪断、引伸相同。
目前已经标准化的零件尚不多，有待工业界尤其是模具工业的努力尽早
的统一规划，设计更精准，用途更广的标准化零件。 （1）标准冲头：工业界均使用标准圆形冲头，加以修改成所需的冲子
形状，一般使用冲子成形器（Punch former）来研磨所需形状尺 寸。 （2）标准圆孔下模导管：常用的导管是下模也已经制成标准零件。 （3）模座：模座也是标准零件，有关模座的形式可分为四种： a. BB型：两枝导杆排列在模座的后排。 b. CB型：两枝导杆排列在模座的中排。 c. DB型：两枝导杆排列在模座的对角方向。 d. FB型：四枝导杆分别排列在模座的四角。 （4）模柄：模柄的功能在于方便上模模座及零件，固定在冲床冲枕
形 曲线部（R为1.5mm或 锐角部（R为1.5mm 直线部或平行部
状 2t以上）
或以下）
送料方向A 料宽方向B 送料方向 料宽方向 送料方向A 料宽方向
条
A
B
B
制 最小值 最小值
B22
最小值 最小值
品 A1（mm） B1（mm） A21 A22 B21
A3 （mm）B3 （mm）
大
小
0.7 0.6 0.8 0.8 1.5A11.3A11.5B11.3B10.8 1.0
1.2
～t
t
t
1.0
25
t
25 1 0.8 1.2 1.2 1.5A11.3A11.5B11.3B11.0 1.2
1.6
～t
t
t
1.2
75
t
75 1.2 1.2 1.4 1.8 1.5A11.3A11.5B11.3B11.2 1.5
2.0
～t
t
t
1.5
150
t
150 1.3 1.8 1.6 2.4 1.5A11.3A11.5B11.3B11.5 2.0
为：将两套以上的单独工程冲压模具，以数学的方法计算依序排列，并
配合自动化设计，使各单独工程合而为连续且整体的模具结构。
而模具一方面在高压下连续使用，温度剧烈上升，另一方面又受很
大的冲击与摩擦，因此冲床使用之模具材料，也占极重因素，应具备的
条件有以下几点：
﹝1﹞
耐磨耗性高
﹝6﹞硬度大
﹝2﹞
韧性(耐冲击性)大
连续模具之选用上需加以特别慎重考虑金属加工制品之数量问题。 尽管制品形状或要求精度会影响到产品制造难易度及模具之结构，而使 适用模具之价格发生相当幅度之差异，以及机械之加工速度等因素都会 左右产品数量基准。然而在一般情况下，连续模具之采用标准通常最少 都在20000件至30000件左右。因此，在连续模具之设计、制造及订购 之计划阶段，首先应将利用连续模具施行连续作业与利用单站模具在普 通压床上进行多次加工之经济效益做详细分析、评估与比较，藉以做为 采用的依据。以下为连续模之采用原则：
2.5
～t
t
t
1.7
250
t
2501.5 2.4 1.8 3.0 1.5A11.3A11.5B11.3B11.7 2.5
3.0
～t
t
t
2.0
400
t
表2-3 料宽与料宽的选择数据
表2-3中 A21表示送料方向尖端应具备的距离。
A22、B22表示料框与料宽尖端应具备的距离。 t 表示厚度。 B21表示两列或两列以上成品并列时，料宽方向应具备的距离。 使用表2-3应注意以下几点： （1）多列的料条布置时应增加30～50％的宽度。 （2）对于塑料或纤维材料应增加20％的距离。
下，一般的情形，约在25吨左右还可以使用模柄。他不但方便于操 作者装换模具，而有足够的力量将模座固定妥当，使模具在正常情 形下做生产的工作。 2-5料条使用率 连续冲模的料条安排是十分重要的，尤其冲压成品的材料成本，几乎 占直接成本的80％情况下，如果料条布置不妥当，可能使成品的单价 提高许多，相对的利润减少很多，如何使成本降低而且不影响冲压过 程，是设计者应特别注意的问题。材料使用率简单的说就是制造冲压成 品所需要的材料，能在最少的废料情况下完成冲压成品，也就是说以相 同的材料面积或重量，利用数学计算或几何图形安排，使能得到更多数 量的成品，可以使用下式来计算。 材料使用率=冲压成品的总面积或总重量/材料总面积或总重量＊100％
二、设计原理
2-1关于Pro/ENGINEER
Proe/sw最大的特点在于它采用单一数据库的设计，且是一种相 关性的软件。由于Proe/sw中所有的模块完全互相连接，因此在开
发产品的过程中，设计者在任何时候所做的变更，都会扩展到整个设计
中，自动更新零件、组合、工程图等模块中所有2D与3D的尺寸与工
桥带是指料条中间设计成送料的部分者，有单桥带、双桥带等，若送 料的部分设计在两边者称为边系带，有单边的边系带也有双边的边系 带，可能情况下应尽量以桥带来取代边系带，因为桥带的送料较边系带 方式设计来的稳当，若能同时使用桥带和边系带则会更为理想。
料条框与料宽的选择计算，关系材料送料强度、成品、冲压过程变 形问题等因素，故料框的计算也十分重要。表2-3是料框与料宽选择或 计算的依据。
Proe/sw可随时由3D实体模型产生2D工程图，而且自动标示 工程图尺寸，不论在3D或2D图形上作尺寸修正时，其相关之2D图 形或3D实体模型均自动修改，同时组立、制造等相关设计也会自动修
改，如此可确保资料之正确性，并避免反复修正之耗时性，由于采单一 数据库，提供了所谓双向关连性的功能，此种功能正也符合了现代产业 中所谓的同步工程观念。
由于上述情形，冲压成品的下料或冲孔尺寸，会稍有变化，孔的部分 会略为变小，下料料片尺寸会略为增大，至于实际变化的大小视成品面 积大小而异，面积愈大变化愈大，反之愈小，大型成品可能变化至 0.05mm，而小型成品则约在0.005mm左右；冲压理论上，冲孔的孔径 应与冲头尺寸一样，下料料片则与下模尺寸相同，但仍有上述变化的情 形，也因此在下料冲孔的尺寸给予一定范围的允许公差。 2-5.3成品料条的布置
（1）适应大量生产之需求 连续冲模生产速度高于其它任何作业方式及加工型态。若以曲轴冲 床每分钟冲压次数，其每日产量可达30000~150000件。
（2）工程安排比较容易 此类模具适当分解成简单之形状，分别安排在不同之工作站，将可
避免模具构造之脆弱部份而增长寿命。 （3）具有经济性
连续冲模的加工可以节省加工材料、减少操作管理、搬运等人工以
材料由卷料或板料裁成材料时，应计算材料使用率；成品在料条上的安 排也应妥为计划，成品排列方法不同，其料条使用率会有很大的出入， 也会影响冲压的成本。 2-5.1料条框、料宽、桥带及边系带
料条框的选择关系料宽的尺寸，大部分成品的模具设计，其料条框的 尺寸，相当于桥带与边系带。所谓桥带与边系带，是指连续冲压模具由 多工程模具设计成整体的一套模具结构，当工程进行冲压过程，在尚未 完全完成冲压成品，也就是未剪断成品之前，所有工程均靠边系带或桥 带来作送料；简单的说就是连续冲模中联系各工程的材料部分，称为边 系带或桥带。
图来加工模具零件，有关模具设计、构想模具结构细节及模具组装程序
皆无完整的图面资料和作业说明，委外加工或自行加工有问题时，几乎
完全依赖资深人员或老师傅以口头方式加以说明。而连续模具之采用原
则有适应大量生产之需求、工程安排比较容易、具有经济性、缓和引伸
加工材料的加工硬化和具有操作安全性；连续冲模的使用限制有产品数
及场地的占用面积，故富有经济性。 （4）缓和引伸加工材料的加工硬化
在连续冲模中施行引伸加工时可将引伸率增高而增加引伸次数，以缓
和材料加工硬化的程度而避免加工中半成品退火的需要。 （5）具有操作安全性
连续冲模系自动化的冲模，在加工中不需要手工操作，无伤害人体
之可能性。当送料机发生故障或其它意外事件发生时，冲床可以立
程文件，如此可确保资料的正确性，避免反复修正需花费的时间。这种
功能也正符合了现代产业中所谓的同步工程(Concurrent Engineering)的观念。至于Proe/sw在机械设计上能缩短多少
时间呢？我们可由以下的流程表来做比较:
模流分析 模具設計
組立圖
零件圖
爆炸圖
Prototype
模具發包
30天
10天 15天 7天
30天
表2-1 使用2-D的软件进行机械设计
14天
组立图 5天 7天
零件图
15 天
3天
爆炸图
15天
7天 Prototype
模具发包
模流分析 模具设计
表2-2 使用Pro/ENGINEER进行机械设计
由表2-1与表2-2可以发现使用Proe/sw进行机械设计仅需花费52
天，比起使用传统2D软件的106天整整节省了一半的时间。 Pro/ENGINEER对产品开发的助益有很多，例如：保证图面及3D实体 模型的正确性、用3D Layout可确保设计品质及问题之排除、同步工程 的架构可缩短设计变更时间、可自动生产2D工程图面及组合爆炸图， 缩短设计时间；及可缩短开发与建模时间等等，都是其优点。所以本组 选择Pro/ENGINEER来绘制这组模具。 2-2连续冲模的工程设计
有物理意义之参数，这些参数式设计的功能不但改便变了设计的观念并 且将设计的便利性推进一大步。
Proe/sw参数式设计之特性有以下两点： 1、 1、 3D实体模型 3D实体模型除了可以将使用者的设计概念以最真实的模型在计算
机上呈现出来，也因为系统预设参数，使用者可随时计算出产品之体 积、面积等，用以了解产品之真实性，并补足传统面架构、线架构之不 足。使用者在产品设计的过程中，可以把握以上重点，设计物理参数， 并减少许多人为计算时间。 2、单一数据库