模具设计大师的葵花宝典《四》

　六. 主要模具元件之设计

　1. 标准部品及规格

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　模具用标准规格之选择方法最好考量下列事项：（A）.使用的规格内容不受限制时，最好采用最高层者。（B）.原则上采用标准数。（C）.模具标准部品无此尺寸时，采用最接近者再进行加工。。

　　2. 冲头之设计

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　冲头依其功能可大致分为三大部份：（A）.加工材料之刃部先端 （切刃部，其形状有不规则形、方形、圆形等）。（B）.与冲头固定板接触部 （固定部或柄部，其断面形状有不规则形、方形、圆形等）。（C）.刃部与柄部之连结部份 （中间部）。。

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　　冲头各部份之设计基准分别从 （A）.切刃部长度，（B）.切刃部之研磨方向，（C）.冲头之固定法及柄部之形状等方面简述之。。

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　　（1）.切刃部长度：阶段型冲头之切刃部长度之设计宜考虑加工时不会产生侧向弯曲、与压料板运动部份之间隙应适当。压料板与冲头切刃部之关系有引导型及无引导型，切刃部直段长度将有所不同。。

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　（2）.切刃部之研磨方向：切刃部之研磨方向有与轴部平行 （上削加工） 及与轴部垂直 （穿越加工） 等两种方法，为提高冲头的耐磨耗性及耐烧著性，宜采用前者。切刃部形状是凸形状时可采用穿越加工，凹凸形状时采用上削加工或穿越加工并用方式。。

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　　（3）.冲头之固定法及柄部之形状：冲头之柄部大致分为直段型与肩部型两种，其固定方式之选用因素有制品及模具之精度、冲头及冲头固定板之加工机械与加工方法、维护保养之方法等。。

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　　（4）.柄部之尺寸及精度：冲头柄部之尺寸及精度将随冲头之固定方式而有不同要求。。

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　（5）.冲头长度之调整方法：冲切冲头之长度因再研磨加工而减短，为与其他工程如 （弯曲、引伸等） 之冲头长度保持平衡及维持冲头设计长度，有必要调整冲头之长度。。

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　　（6）.配合冲压加工之冲头设计：为达到大量生产时冲压制品之品质安全及无不良品之产生，模具方面有必要考虑下列事项：A.冲头加工之研磨方向要同一性，表面宜施以抛光处理。B.为防止冲屑之浮上，冲头内可装设顶出销或加工空气孔。C.为减少冲切力，冲孔冲头施以斜角加工，还有大冲头附近的细小冲头宜较短些以减少受到冲击。。

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　　（7）.配合加工法之冲头设计：冲头之形状设计与加工困难度有绝对的关系，当其过份接近时冲头固定板之加工变为困难，此时之冲头宜加以分割处理 （采组合方式）。

　　3. 冲头固定板之设计

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　　冲头固定板之厚度与模具及荷重之大小有关系性，一般上为冲头长度之30~40%，还有冲头引导部长度宜高於冲头直径之1.5倍。

　4. 导引销 （冲头） 之设计

　导引销 （冲头） 之引导部直径与材料导引孔之间隙，其尺寸及突出压料板之量依材料之厚度而设计，导引销之先端形状大致分为两种：A.炮弹形，B.圆锥形 （推拔形）。　　
（1）.炮弹形是最普通之形式，市面上亦有标准部品。　　
（2）.圆锥形有一定的角度，很适合用於小件之高速冲压，推拔角度之决定因素有冲压行程、被加工件之材质、导引孔之大小，加工速度等。推拔角度大时较容易修正被加工材料之位置，但推拔部之长度将变长。推拔部与圆筒部连接处宜滑顺之。

　　5. 母模之设计

　（1）.冲切母模之设计

　　冲切母模之形状设计应考量之要项有：A.模具寿命及逃角之形状，B.母模之剪角，C.母模之分割。　　（A）.模具寿命及逃角之形状：此设计是非常重要的事项，如设计不正确将会造成冲头之破损、冲屑之堵塞或浮上、毛边之发生等冲压加工不良现象。　　（B）.母模之剪角：外形冲切时为减低其冲切力，母模可采剪角设计，剪角大时冲切力之减低亦大，但易造成制品之反曲及变形。　　（C）.母模之分割：母模必须施以成形研磨等精加工，由於其是凹形状，研磨工具不易进入，故必须加以分割。

　　（2）.弯曲母模之设计

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　　弯曲加工用母模之设计，为防止回弹及过度弯曲等现象之发生，U形弯曲加工用母模之部形状为双R与直线部 （斜度为30度） 之组合，最好近似R形状。R部形状经成形研磨或NC放电加工後应施以抛光处理。。

　　（3）.引伸母模之设计

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　引伸母模角隅部形状及逃角形状是非常重要的设计事项，有关角隅部及逃角之形状及特征如下：引伸母模R角值大时较易引伸加工，但亦产生引伸产品表面产生皱摺现象，引伸制品侧壁厚度大於板厚。引伸厚板件及顶出困难之场合，母模R值要取小，约为板厚之1-2倍，一般上圆筒及方筒引伸母模之大多引伸部作成直段状，为防止烧著发生、润滑油油膜之破坏及减少顶出力等目的，直段部下方宜有逃部 （阶段形或推拔形） 设计。特别是引缩加工之场合，此直段部有必要尽量少。。

　　6. 冲头之侧压对策

　冲压加工时冲头左右承受均等之荷重是最佳理想 （即侧压为零） 状态，冲头承受侧向压力时将使上模与下模产生横方向之偏移，造成模具间隙之部份变大或变小 （间隙不均匀） 及无法得到良好精度的冲压加工。有关冲头之侧压对策有下列方法：（A）.改变加工方向，（B）.单侧加工 （冲切、弯曲、引伸等） 之制品宜采两排布列方式，（C）.冲头或母模装设侧压挡块，切刃之侧面设有导引部 （尤其是切断及分断加工）。

　7. 压料板之设计

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　　压料板之功能有剥离付著於冲头之材料及导引细小冲头之作用，依功能不同其设计内容有很大的不同。压料板之厚度及选用基准依制品设计有下列两种：1.可动式压料板，2.固定式压料板。。

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　　压料板与冲头之间隙值宜小於模具间隙之半 （尤其是精密连续模具更应遵守此原则），当设计压料板时依制品的不同而有所变动必须注意下列事项：
1.压料板与冲头之间隙值及冲头导引部之长度，
2.辅助导柱与压料板之装设标准及压料板之逃部设计，
3.可动式压料板於冲压加工时为防止倾斜发生之对策，
4.固定式导料板与压料板导引销孔之尺寸关系，
5.固定式压料板之材料导引部与被加工材料宽度之关系。。

　　8. 背压板之设计

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　冲压加工时主要作用件 （冲头、压料板、母模） 之後方将承受面压，当冲压力高於面压力时宜采用背压板 （特别是冲头及母模模套之背面） 背压板之使用方式有局部使用与全面使用两种形式。。