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1 模 具 製 造 業 原 物 料 耗 用 通 常 水 準 情 形 一 業 務 狀 況 : 產 品 種 類 及 用 途 模 具 的 種 類 很 多, 型 態 差 異 也 很 大, 主 要 用 途 是 產 品 的 量 產 依 模 具 的 用 途 來 區 分, 目 前 大 致 可 分 為 : 金 屬 沖 壓 模 粉 末 冶 金 模 塑 膠 模 橡 膠 模 壓 鑄 模 鑄 造 用 模 其 中 以 沖 壓 模 及 塑 膠 模 佔 最 大 宗, 以 模 具 類 的 生 產 總 金 額 來 說, 分 別 約 為 40% 及 35%, 其 次 為 壓 鑄 模, 約 10% 因 此 以 下 則 分 別 針 對 此 三 種 模 具 進 行 說 明 ( 一 ) 金 屬 沖 壓 模 金 屬 沖 壓 模 是 一 般 最 常 見 的 模 具 主 要 加 工 的 工 件 材 料 是 金 屬 板, 或 是 條 狀 金 屬 此 類 模 具 以 沖 床 或 壓 床 為 工 具 機 械, 對 工 件 進 行 沖 壓 的 動 作 可 依 成 形 型 態 的 不 同, 分 為 沖 剪 模 彎 曲 模 引 伸 模 成 形 模 等 幾 類 圖 1 即 為 一 典 型 的 金 屬 沖 剪 模 具 圖 圖 2 則 為 一 典 型 的 曲 軸 式 沖 床 因 應 電 子 及 汽 車 等 工 業 的 發 展, 配 合 市 場 需 求 多 樣 化 及 生 產 自 動 化 之 潮 流, 沖 壓 模 具 的 主 要 用 途 及 發 展 方 向 包 括 : 1. 配 合 電 子 工 業 等 的 發 展, 高 精 度 複 雜 性 之 連 續 沖 模 日 益 受 到 重 視 2. 配 合 汽 車 工 業 等 的 發 展, 大 型 化 複 雜 化 及 精 密 化 之 形 成 模 及 引 伸 模 是 主 流, 而 此 種 模 具 可 藉 由 精 密 測 量 技 術 ( 如 三 次 元 測 定 ),CAD/CAM 技 術 的 逐 漸 成 熟, 而 提 高 其 精 度 及 設 計 製 造 效 率 3. 配 合 精 密 下 料 技 術 能 快 速 地 生 產 高 精 密 度 之 製 品, 不 必 進 行 後 續 的 整 修 加 工, 目 前 正 被 廣 用 於 汽 機 車 零 件 的 生 產 圖 1 金 屬 沖 剪 模 具 示 意 圖 1

2 圖 2 曲 軸 式 沖 床 ( 二 ) 塑 膠 射 出 模 塑 膠 模 具 是 使 塑 膠 原 料 在 受 熱 熔 化 及 加 壓 流 動 之 下, 由 液 體 狀 態 成 形 並 固 化 為 所 需 要 的 形 狀 之 工 具 塑 膠 模 依 加 工 方 式 的 不 同, 有 射 出 成 形 模 具 押 出 成 形 模 具 壓 縮 成 形 模 具 吹 製 成 形 模 具 等 各 種 式 樣, 其 中 又 以 射 出 成 形 模 具 為 最 多 圖 3 為 一 基 本 型 態 的 塑 膠 射 出 成 形 模, 圖 4 則 為 一 射 出 成 形 機 塑 膠 模 具 的 的 主 要 用 途 及 發 展 方 向 包 括 : 1. 以 工 程 塑 膠 製 成 之 零 件 應 用 為 主, 如 3C 產 品 汽 機 車 零 件 光 電 元 件 醫 療 用 品 等, 此 類 成 形 品 之 精 度 要 求 高, 而 且 原 料 性 質 與 一 般 塑 膠 不 同, 因 此 模 具 的 設 計 及 製 造 門 檻 也 較 高 2. 熱 澆 道 成 型 模 具 由 於 在 製 品 成 形 過 程 中, 能 使 澆 道 中 之 塑 料 始 終 保 持 熔 融 狀 態, 製 品 離 模 過 程 中 均 不 必 取 出 澆 道 中 之 塑 料, 可 以 節 省 塑 料 及 縮 短 成 型 週 期 時 間, 提 高 製 品 品 質, 故 將 成 為 塑 膠 射 出 成 形 模 發 展 之 重 要 方 向 2

3 圖 3 二 板 式 塑 膠 射 出 成 形 模 具 實 機 圖 示 意 圖 圖 4 射 出 成 形 機 3

4 ( 三 ) 壓 鑄 模 具 低 熔 點 熔 融 之 非 鐵 金 屬 或 其 合 金, 在 壓 力 之 下, 於 永 久 性 鋼 模 中 鑄 造 成 為 所 需 工 件 之 形 狀, 稱 之 為 壓 鑄 而 壓 鑄 作 業 使 用 的 工 具 稱 為 壓 鑄 模 壓 鑄 模 比 一 般 的 砂 模 耐 用 且 精 密, 且 鑄 件 表 面 平 滑 美 麗, 這 都 是 壓 鑄 模 的 特 點 壓 鑄 模 具 所 能 成 形 的 材 料 大 致 有 鋅 鋁 鉛 錫 鎂 銅 銀 等 合 金, 其 中 以 鋅 鋁 所 占 的 比 例 較 多 壓 鑄 機 是 使 用 壓 鑄 模 具 鑄 造 產 品 之 工 作 機 械, 可 分 做 熱 室 和 冷 室 兩 種, 通 常 熱 室 壓 鑄 機 用 於 鋅 合 金 鎂 合 金 及 熔 點 較 低 的 合 金 冷 室 壓 鑄 機 則 用 於 鋁 合 金 及 熔 點 較 高 之 合 金 圖 5 為 一 典 型 的 壓 鑄 模, 圖 6 為 一 冷 室 壓 鑄 機 之 外 形 壓 鑄 模 具 的 主 要 用 途 及 發 展 方 向 : 1. 壓 鑄 加 工 過 程 中 金 屬 溶 液 流 動 與 空 氣 混 入 狀 況 之 分 析, 壓 鑄 溫 度 之 控 制 研 究 等, 皆 為 未 來 發 展 的 重 點 工 作 2. 配 合 市 場 需 求, 壓 鑄 件 材 料 的 開 發 益 形 重 要 除 了 目 前 常 用 的 鋁 合 金 及 鋅 合 金 之 外, 銅 合 金 及 鎂 合 金 等, 都 有 助 於 壓 鑄 品 市 場 的 拓 展, 故 因 應 此 一 需 求, 開 發 銅 基 或 鎂 基 壓 鑄 模 具 將 是 主 要 的 重 點 圖 5 壓 鑄 模 示 意 圖 4

5 圖 6 冷 室 壓 鑄 機 二 製 造 程 序 模 具 的 開 發 過 程 包 括 設 計 零 件 加 工 組 裝 試 模 等 步 驟 以 下 則 依 沖 壓 模 具 塑 膠 射 出 模 具 壓 鑄 模 具 分 別 說 明 之 ( 一 ) 沖 壓 模 具 1. 基 本 結 構 圖 7 為 一 簡 單 之 沖 剪 模 具 構 造 圖 其 各 部 分 零 件 名 稱 及 功 能 說 明 如 下 : 圖 7 沖 剪 模 具 構 造 圖 5

6 (1) 模 座 ( die set ) 模 座 分 為 上 下 兩 部 分, 其 間 以 導 柱 ( guide post ) 相 互 連 接, 而 且 為 求 上 下 模 座 能 在 固 定 的 軌 跡 上 運 動, 導 柱 大 多 有 導 套 作 緊 密 的 滑 動 配 合, 促 使 上 下 模 之 切 刃 口 正 確 的 對 準 圖 8 為 模 座 的 基 本 構 造 模 座 的 功 能 主 要 在 包 容 並 固 定 模 具 的 主 體, 使 上 下 模 能 在 沖 床 上 進 行 沖 壓 (2) 均 力 板 (backing plate ) 在 精 度 要 求 標 準 較 高 的 沖 壓 模 中, 上 模 座 與 衝 頭 固 定 板 之 間, 通 常 都 有 均 力 板 的 設 置 其 外 形 與 衝 頭 固 定 板 一 致, 也 有 只 是 以 鑲 嵌 的 方 式, 用 小 塊 的 鋼 料 植 入 模 座 而 已 如 圖 9 所 示, 其 材 質 均 較 模 座 為 佳, 以 承 受 沖 壓 過 程 中 所 產 生 之 力 量, 避 免 衝 頭 位 置 發 生 偏 差, 影 響 工 件 品 質 圖 8 模 座 的 基 本 構 造 圖 9 均 力 板 (3) 衝 頭 固 定 板 ( punch plate ) 固 定 衝 頭 以 進 行 沖 壓 加 工 是 衝 頭 固 定 板 最 主 要 的 功 能 圖 10 是 衝 頭 固 定 板 與 衝 頭 之 間 的 關 係 位 置, 由 圖 中 可 以 了 解, 衝 頭 固 定 板 的 位 置 尺 寸 決 定 了 衝 頭 的 位 置 精 度, 若 有 誤 差, 將 會 造 成 沖 壓 工 件 位 置 尺 寸 的 偏 移 6

7 圖 10 衝 頭 固 定 板 與 衝 頭 之 間 的 關 係 位 置 圖 11 固 定 式 剝 料 板 圖 12 上 模 可 動 式 剝 料 板 圖 13 下 模 可 動 式 剝 料 板 (4) 剝 料 板 ( stripper plate ) 剝 料 板 具 有 在 高 精 度 之 沖 剪 時 壓 持 料 條, 使 細 長 脆 弱 之 衝 頭 得 以 補 強 及 剝 除 廢 料 的 功 能 此 一 構 造 在 大 量 生 產 型 態 的 沖 壓 模 具 上 更 形 重 要, 可 以 免 除 許 多 費 時 的 廢 料 處 理 工 作 剝 料 板 主 要 分 為 固 定 式 及 可 動 式 兩 大 類, 圖 是 幾 種 較 常 見 的 剝 料 板 7

8 (5) 模 塊 (die block) 模 塊 為 模 具 的 下 刀 刃, 配 合 衝 頭 對 料 條 作 沖 壓 的 動 作 模 塊 依 據 所 欲 衝 製 工 件 的 大 小 及 複 雜 情 形 分 類, 有 整 體 式 和 合 併 式 兩 種 欲 沖 壓 之 工 件 若 是 外 形 並 不 複 雜, 而 且 又 屬 於 小 型 的 話, 則 使 用 整 體 式 模 塊, 加 工 較 為 容 易, 而 且 生 產 成 本 較 低 若 是 衝 製 大 型 精 密 且 又 形 狀 複 雜 的 工 件, 則 以 使 用 合 併 式 模 塊 較 為 適 當, 因 為 合 併 式 模 塊 係 將 複 雜 之 形 狀 分 割 成 簡 單 的 幾 個 部 分, 可 以 簡 化 製 作 及 修 磨 的 工 作, 節 省 時 間 圖 14 為 整 體 式 模 塊 的 外 形, 圖 15 為 合 併 式 模 塊 (6) 先 導 桿 (pilot) 先 導 桿 是 一 種 前 端 有 類 似 頭 狀 的 銷 子 在 連 續 沖 壓 的 過 程 中, 工 件 上 都 會 沖 剪 出 一 些 定 位 孔, 先 導 桿 就 在 沖 壓 過 程 開 始 時, 先 插 入 定 位 孔 中, 引 導 料 條 進 入 正 確 位 置 以 便 沖 壓 圖 16 是 連 續 模 中 先 導 桿 作 用 的 情 形 而 先 導 桿 的 分 類 如 圖 17 所 式 分 為 直 接 先 導 桿 及 間 接 先 導 桿 圖 14 整 體 式 模 塊 的 外 形 圖 15 合 併 式 模 塊 的 外 形 8

9 圖 16 連 續 模 中 先 導 桿 作 用 的 情 形 圖 17 直 接 先 導 桿 及 間 接 先 導 桿 (7) 衝 頭 (punch) 衝 頭 配 合 模 塊, 在 一 次 的 沖 壓 過 程 中 將 工 件 製 成 為 所 需 要 的 形 狀 所 以 工 件 的 形 狀 往 往 決 定 衝 頭 的 形 狀 圖 18 為 標 準 的 圓 頭 衝 頭 為 求 使 用 方 便 並 具 互 換 性, 此 類 衝 頭 均 製 成 標 準 型 式 以 供 選 用 圖 19 則 為 工 業 界 最 常 見 的 衝 頭 形 狀 圖 18 為 標 準 的 圓 頭 衝 頭 圖 19 工 業 界 常 見 的 衝 頭 形 狀 9

10 (8) 定 位 裝 置 如 何 使 料 條 固 定 在 正 確 的 位 置 以 進 行 沖 壓 工 作, 這 是 相 當 重 要 的 課 題, 尤 其 在 自 動 化 生 產 的 要 求 下, 自 動 送 料 更 需 要 有 定 位 裝 置 的 配 合 圖 20 是 常 見 的 整 緣 定 位 裝 置, 在 料 條 進 給 的 第 一 站 先 設 置 一 個 止 塊 1, 配 合 一 個 整 緣 衝 頭 2, 當 開 始 沖 壓 時, 整 緣 衝 頭 沿 著 止 塊 1 將 料 條 的 邊 緣 切 除 一 部 分, 同 時 將 料 條 定 位, 以 便 接 下 來 的 衝 孔 作 業 止 塊 4 配 合 整 緣 衝 頭 3, 也 同 樣 執 行 整 緣 並 定 位 的 工 作 圖 21 則 為 板 機 式 定 位 裝 置, 沖 壓 循 環 開 始 時, 零 件 2 迫 使 零 件 1 自 沖 剪 過 之 材 料 孔 內 移 開, 當 沖 壓 循 環 結 束 時, 零 件 2 離 開 零 件 1, 彈 簧 3 便 將 零 件 1 再 置 入 另 一 個 已 沖 剪 完 畢 的 孔 內, 料 條 往 前 送 時, 遇 到 零 件 1 即 可 定 位, 開 始 另 一 個 沖 壓 循 環 圖 20 常 見 的 整 緣 定 位 裝 置 圖 21 板 機 式 定 位 裝 置 圖 22 衝 模 構 造 上 所 常 用 之 固 定 零 件 10

11 (9) 固 定 零 件 固 定 零 件 包 括 定 位 銷 及 螺 釘 等 零 件, 當 一 套 沖 模 完 成 各 零 件 之 設 計 製 作 後, 由 圖 7 中 可 以 清 楚 看 出 定 位 銷 及 螺 釘 運 用 的 情 形 圖 22 為 沖 模 構 造 上 所 常 用 之 固 定 零 件 2. 設 計 步 驟 沖 壓 模 具 的 設 計 基 本 上 要 考 慮 下 列 三 項 因 素 : (1) 製 品 的 可 用 性 沖 壓 模 具 的 首 要 任 務 就 是 能 製 作 出 合 於 要 求 的 製 品, 亦 即 所 製 成 的 工 件 必 須 形 狀 尺 寸 正 確 材 質 適 當, 以 發 揮 製 品 的 功 能 (2) 製 品 的 經 濟 性 任 何 一 種 沖 壓 製 品 的 生 產, 皆 應 考 慮 其 生 產 成 本 因 此, 料 條 的 佈 置 模 具 結 構 及 材 質 的 選 擇 公 差 的 制 定 等 要 求, 都 是 模 具 者 要 特 別 注 意 的 地 方 (3) 製 品 的 製 造 性 製 品 的 製 造 性 係 指 所 要 沖 壓 的 製 品 其 製 程 的 複 雜 性, 以 及 製 品 材 質 的 要 求 程 度 形 狀 愈 是 複 雜 的 製 品, 其 沖 壓 的 步 驟 ( 製 程 ) 愈 是 繁 雜, 在 料 條 的 佈 置 模 具 型 式 的 選 擇 等 方 面 就 必 須 費 心 考 慮 基 於 以 上 製 品 可 用 性 經 濟 性 製 造 性 的 考 慮, 在 沖 壓 模 具 的 設 計 階 段, 必 須 解 決 下 列 問 題 : 決 定 最 經 濟 的 胚 料 佈 置 方 式, 以 節 省 材 料 的 成 本 決 定 沖 壓 過 程 及 每 次 沖 壓 的 個 數 確 定 所 需 設 備 的 型 式 能 量 及 尺 寸 尋 求 最 有 效 的 模 具 結 構 制 訂 模 具 各 部 分 的 尺 寸 及 公 差 選 擇 適 當 的 模 具 材 料 沖 模 的 設 計 步 驟 有 其 邏 輯 性 流 程, 如 圖 23 所 示, 模 具 的 結 構 設 計 主 要 是 由 內 往 外 發 展, 在 模 具 型 式 決 定 之 後, 都 是 由 衝 頭 部 位 開 始 設 計 當 然 每 個 步 驟 並 非 一 成 不 變, 常 需 要 因 工 作 條 件 的 更 改 而 做 適 當 調 整 11

12 開 始 A 經 濟 製 品 條 件 功 能 製 造 初 步 構 想 否 客 戶 認 可 是 固 定 裝 置 設 計 固 定 零 件 設 計 模 座 設 計 選 擇 材 料 衝 床 初 步 構 想 料 條 佈 置 組 合 圖 衝 頭 單 元 設 計 零 件 材 料 清 單 A 製 造 計 畫 圖 23 沖 模 設 計 步 驟 3. 製 造 (1) 製 造 計 畫 沖 壓 模 具 的 製 造 是 依 據 設 計 階 段 所 完 成 的 製 造 計 畫 而 來 沖 壓 模 製 造 計 畫 的 內 容 主 要 包 括 製 造 步 驟 模 具 零 件 圖 及 製 程 材 料 清 單 圖 24 則 為 沖 模 的 製 造 步 驟 大 致 言 之, 沖 模 的 製 造 可 分 為 : 準 備 階 段 成 形 及 熱 處 理 階 段 組 合 階 段 檢 查 及 試 模 階 段 12

13 詳 細 的 沖 模 製 造 計 畫 還 包 括 各 零 件 製 成 的 敘 述, 而 零 件 的 製 程 則 是 依 據 各 個 零 件 圖 而 來, 每 一 零 件 圖 均 應 詳 細 註 明 該 零 件 的 尺 寸 要 求, 除 了 可 以 市 購 標 準 品 外, 若 需 經 個 別 機 械 造 型 加 工 者, 皆 宜 對 其 製 程 作 敘 述, 以 便 再 製 作 各 零 件 時 有 所 遵 循 開 始 A 壓 鴉 模 具 熱 處 理 製 造 計 畫 精 加 工 取 料 及 材 料 處 理 裝 配 毛 胚 加 工 試 模 劃 線 毛 胚 加 工 成 形 加 工 修 改 否 是 否 通 過 是 A 結 束 圖 24 衝 模 的 製 造 步 驟 (2) 準 備 階 段 準 備 階 段 主 要 的 工 作 是 依 據 製 造 計 畫 所 記 載 的 材 料 清 單, 逐 一 準 備 材 料, 並 整 削 毛 胚 及 劃 線 毛 胚 加 工 是 只 對 備 妥 的 材 料 施 以 整 削, 使 其 具 有 基 本 之 塊 狀 或 圓 筒 形 狀, 以 便 劃 線 劃 線 作 業 是 在 整 削 材 料, 實 施 成 形 加 工 前 重 要 的 工 程, 用 以 顯 示 成 形 位 置, 以 利 加 工 沖 模 劃 線 的 方 法 用 具 與 一 般 鉗 工 的 劃 線 作 業 相 同, 惟 必 須 注 意 下 列 事 項 : 盡 量 畫 成 最 精 密 尺 寸, 以 避 免 精 密 加 工 時 的 困 擾 在 一 組 衝 頭 和 模 塊 上 劃 線 時, 應 同 時 進 行, 以 免 產 生 誤 差 13

14 考 慮 成 形 加 工 順 序, 不 劃 不 必 要 的 線, 簡 化 線 條, 以 利 辨 識 以 同 一 基 準 劃 線, 以 免 產 生 重 疊 誤 差 完 成 劃 線 之 後, 應 再 由 有 關 人 員 檢 校 由 於 具 有 精 密 座 標 的 數 據 控 制 加 工 機 的 使 用, 較 精 密 的 沖 模 零 件 皆 可 藉 設 計 好 的 程 式 加 工 完 成, 複 雜 的 輪 廓 線 往 往 不 需 再 經 劃 線 作 業, 但 基 本 的 零 件 製 作, 劃 線 工 作 仍 屬 必 要 (3) 成 形 及 熱 處 理 階 段 此 階 段 是 製 造 模 具 的 重 要 關 鍵, 主 要 工 作 包 括 對 材 料 施 以 成 形 加 工 熱 處 理 及 精 加 工 a. 成 形 加 工 成 形 加 工 是 依 據 零 件 圖 及 製 程 規 範, 使 用 各 種 加 工 機 械 將 材 料 製 成 所 需 零 件 形 狀 及 尺 寸 的 過 程 製 作 模 具 時 所 需 使 用 之 機 器 設 備 以 銑 床 磨 床 雕 刻 機 放 電 加 工 機 線 切 割 機 (wire cutter ) 較 為 重 要 且 常 用 模 具 的 製 造 必 須 朝 機 械 化 自 動 化 以 及 特 殊 加 工 等 方 向 發 展 其 加 工 方 法 也 逐 次 擴 大 其 範 圍, 除 了 上 述 的 特 殊 加 工 機 器, 乃 至 於 應 用 電 腦 控 制 加 工 管 理 等 之 工 作 母 機 亦 相 繼 被 採 用 ( 如 CNC 車 床 CNC 銑 床 及 綜 合 切 削 中 心 等 ) b. 熱 處 理 材 料 在 經 過 成 形 加 工 之 後, 還 必 須 經 熱 處 理 的 過 程, 以 使 零 件 能 得 到 較 佳 之 機 械 性 質 沖 模 零 件 之 熱 處 理 主 要 以 淬 火 回 火 及 表 面 硬 化 等 三 種 型 式 為 主 而 依 鋼 材 之 成 分 及 零 件 要 求 條 件 之 不 同, 其 處 理 溫 度 操 作 時 間 及 方 式 互 有 不 同 至 於 表 面 硬 化 的 方 式, 常 被 採 用 的 有 化 學 方 法 之 滲 碳 ( carburizing ) 氮 化 ( nitriding ) 氰 化 ( cyaniding ) 滲 碳 氮 化 ( carbon nitriding ) 滲 硫 ( sulturizing ) 滲 鉻 處 理 (chromizing ) 以 及 物 理 方 法 之 高 週 波 淬 火 火 焰 硬 化 及 電 解 淬 火 硬 化 等 化 學 方 法 均 以 改 變 材 料 表 面 之 化 學 成 分 為 原 則 ; 物 理 方 法 則 僅 使 用 局 部 加 熱 的 方 式, 改 變 材 料 表 面 組 織, 而 不 改 變 其 化 學 組 成 由 於 這 些 方 式 僅 硬 化 材 料 表 面, 保 持 心 部 韌 性, 所 以 材 料 表 面 堅 硬 且 耐 磨 耗, 內 部 強 韌, 雖 受 衝 擊 亦 不 易 14

15 損 壞, 正 適 合 沖 壓 零 件 之 要 求 c. 精 加 工 精 加 工 是 沖 模 零 件 組 合 前 的 必 要 步 驟 經 過 熱 處 理 之 後 的 材 料 多 少 都 會 有 些 許 的 變 形, 而 原 先 成 形 加 工 時 所 預 留 的 材 料 部 分, 也 必 須 在 最 後 階 段 完 成, 故 在 精 加 工 步 驟 中, 常 需 再 經 研 磨 等 之 製 程 除 了 以 磨 床 精 密 加 工 外, 一 些 形 狀 特 殊 的 衝 頭 或 模 塊, 在 經 過 熱 處 理 之 後, 也 必 須 經 放 電 加 工 或 線 切 割 的 製 程, 以 完 成 其 外 部 形 狀 此 外, 為 求 提 升 製 品 表 面 之 品 質 及 沖 模 壽 命, 在 精 加 工 之 最 後 階 段, 亦 需 依 情 況 再 施 予 拋 光 製 程 在 銑 削 或 放 電 加 工 後 的 加 工 面, 尚 留 有 30~50μ 之 銑 削 痕 或 放 電 變 質 層, 為 了 除 去 這 些, 首 先 以 細 銼 刀 磨 石 或 電 動 工 具 施 以 細 加 工, 然 後 再 以 砂 紙 細 磨 石, 甚 至 於 皮 革 木 片 等 做 精 細 之 鏡 面 加 工 經 過 最 後 的 磨 光, 加 工 表 面 粗 度 可 達 5μ 以 下, 甚 至 達 0.5μ 以 下, 此 時 模 具 零 件 已 可 正 式 進 行 裝 配 步 驟 (4) 裝 配 階 段 沖 壓 模 具 的 裝 配 因 種 類 用 途 精 度 不 同 而 有 所 差 異, 需 要 充 分 的 經 驗 和 知 識 的 配 合 在 所 有 的 零 件 裝 配 前, 首 先 必 需 依 據 模 具 的 裝 配 圖, 以 主 要 零 件 為 基 準, 逐 一 檢 查 各 零 件 的 尺 寸, 務 求 各 零 件 均 在 允 許 的 公 差 範 圍 內 其 次, 由 於 各 零 件 在 製 造 時 均 會 產 生 誤 差, 累 積 之 後 的 誤 差 量 可 能 會 造 成 裝 配 時 之 障 礙, 故 在 組 合 時 要 依 其 形 狀, 以 模 塊 基 準, 做 適 當 的 修 整 一 般 沖 剪 模 具 其 裝 配 過 程 是 : a. 上 模 部 分 此 部 分 包 括 上 模 的 定 位 組 合 及 間 隙 的 調 整 在 模 座 及 衝 頭 固 定 裝 置 之 間 設 置 固 定 銷 及 螺 絲, 將 衝 頭 均 力 板 衝 頭 固 定 板 及 上 模 座 固 定 在 一 起, 最 後 以 固 定 好 的 衝 頭 與 模 塊 配 合, 調 整 衝 頭 與 模 塊 之 間 隙, 確 定 模 塊 與 下 模 座 之 正 確 組 合 位 置 b. 下 模 部 分 的 組 合 下 模 部 分 的 組 合 包 括 下 模 座 剝 料 板 之 間 的 定 位 及 組 合 依 前 一 步 驟 所 15

16 調 整 好 的 位 置, 在 模 塊 與 下 模 座 間 以 定 位 銷 及 固 定 螺 絲 鎖 定, 並 做 該 孔 的 倒 角 整 修 同 時 將 剝 料 板 依 裝 配 圖 所 設 定 的 位 置, 利 用 鎖 緊 螺 絲 和 定 位 銷, 與 模 塊 一 併 和 下 模 座 固 定 c. 上 下 模 組 合 擦 拭 各 零 件, 尤 其 是 導 柱 與 導 筒 之 間 的 灰 塵, 並 注 入 適 量 的 潤 滑 油, 將 上 下 模 組 合 一 起 d. 檢 查 階 段 沖 模 的 檢 查 工 作 實 際 上 非 僅 止 於 裝 配 之 後 才 實 施, 依 照 製 程 而 言, 可 分 為 製 作 各 零 件 時 之 檢 查 裝 配 時 之 檢 查 試 模 時 之 檢 查 (i) 製 作 各 零 件 時 之 檢 查 此 階 段 包 括 對 購 入 品 ( 如 模 座 ) 胚 料 加 工 中 零 件 熱 處 理 後 之 零 件 表 面 處 理 後 零 件 之 檢 查, 以 確 保 各 零 件 之 尺 寸 皆 能 在 公 差 範 圍 內 (ii) 裝 配 時 之 檢 查 此 階 段 除 了 在 確 認 各 零 件 之 公 差 尺 寸 外, 最 主 要 的 是 檢 查 零 件 間 之 配 合 及 壓 入 狀 態, 配 合 後 之 位 置 尺 寸 以 及 衝 頭 與 模 塊 之 間 隙 量 務 求 各 零 件 能 在 適 合 的 配 合 狀 態 及 正 確 的 位 置 (iii) 試 模 時 之 檢 查 試 模 時 應 對 試 壓 製 品 之 尺 寸 外 觀 做 檢 查, 此 外 並 應 檢 視 沖 壓 過 程 中 之 送 料 引 導 動 作 是 否 正 確, 安 全 措 施 是 否 正 確 運 作 在 試 模 階 段 的 檢 查, 常 會 發 生 模 具 設 計 上 的 缺 陷, 而 導 致 製 品 尺 寸 之 不 良 或 外 觀 的 裂 痕, 這 是 模 具 設 計 時 應 盡 量 避 免 發 生 的 16

17 ( 二 ) 塑 膠 射 出 模 具 1. 結 構 分 類 各 類 塑 膠 製 品 大 多 使 用 模 具 成 形, 塑 膠 模 具 的 種 類 很 多, 主 要 是 以 成 形 的 類 別 做 為 區 分 例 如 射 出 模 壓 縮 模 轉 移 模 真 空 成 形 模 等 等 其 中 以 射 出 成 形 模 具 最 為 複 雜 且 具 變 化 以 下 則 以 射 出 成 形 模 具 為 例 作 一 詳 細 介 紹 射 出 成 形 模 主 要 分 為 : 冷 澆 道 塑 模 熱 澆 道 塑 模 前 者 又 依 模 板 數 分 類 : 兩 片 模 三 片 模 兩 片 模 與 三 片 模 在 結 構 上 的 差 異, 請 詳 見 圖 3 及 圖 通 常 三 片 式 模 具 主 要 目 的 是 為 了 使 成 品 與 流 道 在 頂 出 時 能 夠 分 離, 以 減 少 後 續 加 工 ; 或 是 便 於 複 雜 成 品 的 頂 出, 以 心 型 角 銷 或 滑 塊 配 合 三 片 式 結 構 來 頂 出 製 品 圖 25 三 片 式 塑 膠 射 出 成 形 模 具 17

18 圖 26 三 片 式 塑 膠 射 出 成 形 模 具 的 開 模 情 形 圖 27 典 型 的 射 出 成 形 模 具 2. 模 具 構 造 及 各 部 名 稱 圖 27 為 一 典 型 的 射 出 成 形 模 具 黑 色 部 分 為 塑 料 流 路 及 成 品 依 零 件 編 號 分 別 敘 述 如 下 : 18

19 (1) 固 定 側 固 定 板 承 接 固 定 側 型 模 板 以 及 定 位 環 澆 注 襯 套, 使 用 壓 板 或 直 接 與 射 出 成 形 機 固 定 端 板 連 接 在 一 起 (2) 固 定 側 型 模 板 是 製 品 主 要 成 形 部, 大 致 上 包 含 模 穴 澆 道 冷 卻 水 道 導 桿 或 導 套 也 有 少 部 分 的 模 板 反 雕 成 心 型 的 情 況 (3) 可 動 側 型 模 板 配 合 固 定 側 型 模 板, 以 便 製 品 成 形 當 塑 模 開 啟 時, 製 品 通 常 因 心 型 關 係, 附 著 在 模 板 上, 然 後 再 配 合 頂 出 機 構 將 成 品 頂 出 可 動 側 型 模 板 一 般 包 括 心 型 頂 出 板 或 頂 出 銷 冷 卻 水 路 導 柱 及 導 柱 襯 套 等 (4) 承 板 活 動 側 型 模 板 上 設 計 有 埋 入 式 心 型 時, 此 心 型 所 承 受 之 射 出 成 形 壓 力 皆 由 承 板 承 擔 此 板 具 有 固 定 心 型 功 能 (5) 間 隔 塊 置 於 活 動 側 夾 板 與 承 板 ( 或 活 動 側 模 板 ) 之 間, 其 所 成 形 的 空 間 正 用 於 容 納 頂 出 板 頂 出 背 板 歸 位 銷, 並 提 供 所 需 距 離 空 間 (6) 頂 出 銷 定 位 板 此 板 將 頂 出 銷 及 歸 位 銷 分 別 定 位, 並 於 開 模 後 引 導 頂 出 銷 將 製 品 頂 出 (7) 頂 出 銷 固 定 板 此 板 與 頂 出 板 配 合 使 用, 用 以 承 受 頂 出 銷 及 歸 位 銷 所 承 擔 的 壓 力 (8) 可 動 側 固 定 板 此 板 係 以 壓 板 或 直 接 固 定 於 射 出 機 之 活 動 端 板 上, 在 成 形 過 程 中 帶 動 可 動 側 型 模 板 前 進 與 後 退 (9) 心 型 類 似 鑄 造 的 砂 心, 用 以 形 成 製 品 中 空 部, 如 此 可 節 省 材 料 及 加 工 時 間, 心 型 通 常 置 於 可 動 側 型 模 板 上 (10) 定 位 環 裝 置 於 固 定 側 夾 板 上, 其 大 小 尺 寸 與 射 出 機 之 固 定 端 的 板 孔 直 徑 相 配 合 主 要 功 能 在 使 澆 道 中 心 與 射 出 機 噴 嘴 中 心 對 準, 不 致 於 產 生 偏 移, 以 利 塑 料 19

20 注 入 (11) 注 道 襯 套 塑 料 由 射 出 機 噴 嘴 射 出 後, 經 由 此 注 道 襯 套 進 入 模 穴 為 防 止 塑 料 射 出 時 因 產 生 的 衝 擊 力 而 造 成 注 道 的 受 損 或 磨 耗, 注 道 襯 套 通 常 都 經 過 熱 處 理 的 製 程 以 增 其 強 度 與 硬 度 (12) 導 柱 壓 裝 於 模 板 上, 配 合 導 套 使 量 側 模 板 間 之 相 關 位 置 能 相 對 正, 並 有 效 引 導 各 板 之 間 的 運 動 (13) 導 柱 襯 套 與 導 柱 配 合, 其 功 用 與 導 桿 相 同, 為 增 長 模 具 壽 命, 通 常 導 柱 襯 套 需 經 過 熱 處 理 研 磨 與 製 程 (14) 注 道 拉 銷 頂 端 位 於 注 口 與 流 道 交 接 處, 此 銷 與 注 口 在 同 一 中 心 線 上, 一 般 裝 置 於 頂 出 板 或 模 板 上 其 功 能 在 開 模 時 拉 住 注 口 處 之 塑 料, 使 與 注 口 襯 套 分 離, 如 此 製 品 便 能 附 著 在 活 動 側 模 板 上 (15) 頂 出 銷 裝 置 於 頂 出 板 上, 當 射 出 機 頂 出 桿 帶 動 頂 出 銷 固 定 板 向 前 時, 頂 出 銷 及 同 時 將 成 品 自 模 仁 頂 出 (16) 歸 位 銷 裝 置 於 頂 出 銷 固 定 板 上, 直 徑 大 於 頂 出 銷, 與 頂 出 銷 同 時 動 作, 模 板 先 迫 使 歸 位 銷 歸 位, 並 帶 動 頂 出 銷 固 定 板 及 頂 出 銷 退 回 底 部 位 置, 如 此 即 可 避 免 頂 出 銷 與 模 板 間 可 能 因 誤 差 而 產 生 偏 折 (17) 停 止 銷 位 於 活 動 側 夾 板 上, 以 控 制 頂 出 板 退 回 時 之 最 後 位 置, 如 此 頂 出 距 離 才 不 會 產 生 變 化 當 產 品 在 開 模 方 向 有 干 涉 時, 模 具 在 設 計 上 必 須 考 慮 側 向 心 型 的 設 計, 在 開 模 時, 利 用 斜 角 銷 將 側 向 心 型 移 開, 使 產 品 能 順 利 脫 模 圖 28 為 具 有 側 向 心 型 的 塑 膠 射 出 成 型 模 具, 依 零 件 編 號 分 別 敘 述 如 下 : (1) 固 定 側 固 定 板 20

21 承 接 固 定 側 型 模 板 以 及 定 位 環 澆 注 襯 套, 使 用 壓 板 或 直 接 與 射 出 成 形 機 固 定 端 板 連 接 在 一 起 (2) 固 定 側 型 模 板 是 製 品 主 要 成 形 部, 大 致 上 包 含 模 穴 澆 道 冷 卻 水 道 導 桿 或 導 套 也 有 少 部 分 的 模 板 反 雕 成 心 型 的 情 況 (3) 剝 料 板 開 模 後, 利 用 回 位 銷 頂 出 的 動 作, 使 剝 料 板 前 進, 將 產 品 順 利 脫 模 (4) 可 動 側 型 模 板 配 合 固 定 側 型 模 板, 以 便 製 品 成 形 當 塑 模 開 啟 時, 製 品 通 常 因 心 型 關 係, 附 著 在 模 板 上, 然 後 再 配 合 頂 出 機 構 將 成 品 頂 出 可 動 側 型 模 板 一 般 包 括 心 型 頂 出 板 或 頂 出 銷 冷 卻 水 路 導 柱 及 導 柱 襯 套 等 (5) 承 板 活 動 側 型 模 板 上 設 計 有 埋 入 式 心 型 時, 此 心 型 所 承 受 之 射 出 成 形 壓 力 皆 由 承 板 承 擔 此 板 具 有 固 定 心 型 功 能 (6) 間 隔 塊 置 於 活 動 側 夾 板 與 承 板 ( 或 活 動 側 模 板 ) 之 間, 其 所 成 形 的 空 間 正 用 於 容 納 頂 出 板 頂 出 背 板 歸 位 銷, 並 提 供 所 需 距 離 空 間 (7) 頂 出 銷 定 位 板 此 板 將 頂 出 銷 及 歸 位 銷 分 別 定 位, 並 於 開 模 後 引 導 頂 出 銷 將 製 品 頂 出 (8) 頂 出 銷 固 定 板 此 板 與 頂 出 板 配 合 使 用, 用 以 承 受 頂 出 銷 及 歸 位 銷 所 承 擔 的 壓 力 (9) 可 動 側 固 定 板 此 板 係 以 壓 板 或 直 接 固 定 於 射 出 機 之 活 動 端 板 上, 在 成 形 過 程 中 帶 動 可 動 側 型 模 板 前 進 與 後 退 (10) 側 向 心 型 主 要 是 在 製 品 側 方 向 形 成 凹 狀, 開 模 時 藉 由 斜 角 銷 的 導 引, 使 側 向 心 型 產 生 橫 向 位 移, 讓 製 品 能 順 利 脫 模 (11) 心 型 類 似 鑄 造 的 砂 心, 用 以 形 成 製 品 中 空 部, 如 此 可 節 省 材 料 及 加 工 時 間, 心 21

22 型 通 常 置 於 可 動 側 型 模 板 上 (12) 導 柱 壓 裝 於 模 板 上, 配 合 導 套 使 量 側 模 板 間 之 相 關 位 置 能 相 對 正, 並 有 效 引 導 各 板 之 間 的 運 動 (13) 導 柱 襯 套 與 導 柱 配 合, 其 功 用 與 導 桿 相 同, 為 增 長 模 具 壽 命, 通 常 導 柱 襯 套 需 經 過 熱 處 理 研 磨 與 製 程 (14) 導 柱 襯 套 與 導 柱 配 合, 其 功 用 與 導 桿 相 同, 為 增 長 模 具 壽 命, 通 常 導 柱 襯 套 需 經 過 熱 處 理 研 磨 與 製 程 (15) 斜 角 銷 斜 角 銷 在 開 模 時 導 引 側 向 心 型 向 外 側 產 生 橫 向 位 移, 使 製 品 能 自 模 穴 中 順 利 脫 出 (16) 拉 桿 開 模 時 藉 由 拉 桿 上 端 凸 緣 卡 住 活 動 側 模 板, 限 制 頂 出 板 3 的 頂 出 行 程, 避 免 在 頂 出 時, 因 頂 出 行 程 過 大 而 心 型 碰 撞 斜 角 銷 (17) 歸 位 銷 裝 置 於 頂 出 銷 固 定 板 上, 直 徑 大 於 頂 出 銷, 與 頂 出 銷 同 時 動 作, 模 板 先 迫 使 歸 位 銷 歸 位, 並 帶 動 頂 出 銷 固 定 板 及 頂 出 銷 退 回 底 部 位 置, 如 此 即 可 避 免 頂 出 銷 與 模 板 間 可 能 因 誤 差 而 產 生 偏 折 (18) 注 道 拉 銷 頂 端 位 於 注 口 與 流 道 交 接 處, 此 銷 與 注 口 在 同 一 中 心 線 上, 一 般 裝 置 於 頂 出 板 或 模 板 上 其 功 能 在 開 模 時 拉 住 注 口 處 之 塑 料, 使 與 注 口 襯 套 分 離, 如 此 製 品 便 能 附 著 在 活 動 側 模 板 上 (19) 注 道 襯 套 塑 料 由 射 出 機 噴 嘴 射 出 後, 經 由 此 注 道 襯 套 進 入 模 穴 為 防 止 塑 料 射 出 時 因 產 生 的 衝 擊 力 而 造 成 注 道 的 受 損 或 磨 耗, 注 道 襯 套 通 常 都 經 過 熱 處 理 的 製 程 以 增 其 強 度 與 硬 度 (20) 定 位 環 22

23 裝 置 於 固 定 側 夾 板 上, 其 大 小 尺 寸 與 射 出 機 之 固 定 端 的 板 孔 直 徑 相 配 合 主 要 功 能 在 使 澆 道 中 心 與 射 出 機 噴 嘴 中 心 對 準, 不 致 於 產 生 偏 移, 以 利 塑 料 注 入 合 模 時 圖 28 具 有 側 向 心 型 的 射 出 成 形 模 具 開 模 時 射 出 成 形 模 具 的 零 組 件 依 其 功 能, 選 擇 的 鋼 材 亦 不 同, 如 表 1, 不 過 目 前 大 部 份 的 零 組 件 市 面 上 均 有 標 準 品 的 提 供, 因 此 模 具 業 者 在 開 發 模 具 時, 除 模 板 須 要 切 削 加 工, 其 餘 零 組 件 可 購 置 標 準 品, 因 此 在 耗 損 率 的 計 算 上, 零 組 件 的 部 分 不 須 納 入 表 1 模 具 零 組 件 所 使 用 的 鋼 材 項 目 零 件 名 稱 材 料 1 固 定 側 固 定 板 SS41,SS50,S25C~S55C 2 固 定 側 型 模 板 S50C,S55C,SCM4,SK7 3 可 動 側 型 模 板 S50C,S55C,SCM4,SK7 4 流 道 剝 料 板 S50C,S55C,SCM4,SK7 5 剝 料 板 S50C,S55C,SCM4,SK7 6 承 板 S50C,S55C,SCM4,SK7 7 間 隔 塊 SS41,SS50,S25C~S55C 8 頂 出 板 SS41,SS50,S25C~S55C 9 可 動 側 固 定 板 SS41,SS50,S25C~S55C 10 心 型 SK2,SK3,SK5,SK7,SKS2,SKS3,SKD1,SKD11, SKD61 23

24 11 定 位 環 S50C,S55C,SK7 12 注 道 襯 套 SK5~SK7,SCM4 13 導 銷 SK3,SK5,SUJ2,SKS2,SKS3 14 導 銷 襯 套 SK3,SK5,SUJ2,SKS2,SKS3 15 注 道 抓 銷 SK3~SK5,SKS2,SKS3,SACM1 16 頂 出 銷 SK3~SK5,SKS2,SKS3,SACM1 17 頂 出 套 筒 SK3~SK5,SKS2,SKS3,SUJ2 18 回 位 銷 SK3,SK5,SKS2,SKS3 19 停 止 銷 S25C~S55C,SK3~SK5 20 定 位 銷 S25C~S55C,SK3~SK5 21 頂 出 板 導 銷 SK3~SK5,SKS2,SKS3,SUJ2 22 支 座 S25C,S55C 23 頂 出 桿 S25C,S55C 24 止 動 螺 栓 S25C,S55C 25 流 道 抓 銷 SK3~SK5,SKS2,SKS3,SACM1 26 連 桿 ( 張 力 環 ) SS41,SS50,S25C~S55C 27 連 桿 用 螺 栓 S25C~S55C 28 鏈 條 配 件 SS41,SS50,S25C~S55C 29 鏈 條 配 件 用 螺 栓 S25C~S55C 30 側 向 心 型 SK2,SK3,SK5,SK7,SKS2,SKS3,SKD1,SKD11, SKD61 31 側 向 心 型 導 承 塊 SK3,SK5,SKS3 32 滑 動 保 持 件 S50C~S55C 33 定 位 件 S50C,S55C,SK3~SK5,SKS2,SKD11 34 斜 角 銷 SK3~SK5,SKS2~SKS3,SUJ2 35 斜 角 凸 輪 S50C,S55C,SK3,SK2 36 塞 S20C,S30C 3. 設 計 流 程 設 計 射 出 成 型 模 時 需 要 考 慮 的 因 素 很 多, 主 要 應 包 括 : (1) 對 製 品 條 件 的 了 解 射 出 成 型 製 品 的 公 差 尺 寸 形 狀 產 量 以 及 使 用 塑 料 的 種 類 均 是 影 響 模 具 結 構 模 具 材 料 選 用 的 重 要 因 素 製 品 產 量 少 形 狀 較 大 或 精 度 要 求 較 高 時, 即 可 考 慮 一 次 射 出 一 件 的 模 具 結 構 ; 製 品 產 量 多 形 狀 較 小 時, 可 以 考 慮 一 次 射 出 多 件 的 模 具 結 構 若 須 為 高 精 度 或 須 長 壽 命 的 模 具, 則 24

25 其 材 料 的 選 擇 就 應 考 慮 使 用 較 高 級 的 工 具 鋼 因 此 對 製 品 條 件 的 了 解 是 模 具 設 計 的 首 要 步 驟 (2) 分 模 面 流 道 系 統 的 設 計 分 模 面 及 澆 口 流 道 等 澆 注 系 統 的 設 計 是 決 定 模 具 結 構 影 響 成 型 效 率 的 重 要 依 據 在 設 計 分 模 面 及 流 道 系 統 時 應 考 慮 製 品 頂 出 的 難 易 外 觀 要 求 使 用 塑 料 種 類 形 狀 及 尺 寸 之 限 制 等 因 素, 統 籌 規 劃 完 善 的 模 具 結 構 (3) 脫 模 方 式 及 機 構 的 設 計 製 品 成 型 之 後 必 須 自 模 穴 中 取 出, 由 於 製 品 形 狀 的 複 雜 程 度 不 一, 製 品 的 脫 模 方 式 及 機 構 依 需 要 亦 各 不 一 致 因 此 設 計 模 具 時, 在 了 解 製 品 形 狀 及 特 性 之 後, 決 定 以 何 種 脫 模 方 式, 將 製 品 順 利 的 由 模 穴 中 取 出, 亦 為 重 要 的 考 量 要 項 (4) 溫 度 控 制 方 法 之 決 定 射 出 成 型 過 程 中, 模 具 溫 度 是 影 響 製 品 外 觀 精 度 生 產 效 率 的 關 鍵 因 此 在 設 計 塑 模 時, 應 依 製 品 條 件, 以 冷 卻 液 或 空 氣 等 介 質 控 制 模 具 於 適 當 的 溫 度 (5) 模 具 零 件 尺 寸 的 決 定 完 成 流 道 系 統 分 模 面 脫 模 機 構 溫 度 控 制 方 法 的 設 計 之 後, 接 著 即 需 決 定 塑 模 各 部 分 零 件 尺 寸 選 用 模 具 零 件 主 要 是 以 應 有 的 模 具 強 度 為 依 據 因 此 設 計 模 具 時, 應 針 對 射 出 成 型 時 射 出 壓 力 鎖 模 力 的 大 小 決 定 零 件 之 尺 寸 此 外, 製 品 精 度 也 是 左 右 零 件 尺 寸 的 重 要 因 素, 應 依 製 品 精 度 等 級, 決 定 各 零 件 的 尺 寸 由 於 標 準 零 件 之 經 常 使 用, 模 具 零 件 尺 寸 可 以 參 考 各 式 標 準 設 定 之 (6) 模 具 材 料 的 選 用 模 具 材 料 決 定 模 具 的 使 用 壽 命 及 製 品 精 度 為 了 提 升 塑 模 的 效 率, 選 用 適 當 且 經 濟 的 模 具 材 料 極 有 必 要, 尤 其 是 模 板 心 型 滑 動 件 剝 料 板 流 道 板 等 與 塑 料 有 直 接 關 係 的 零 件, 其 材 質 的 選 用 更 須 格 外 注 意, 這 是 設 計 模 具 時 重 要 考 量 因 素 之 一 除 了 上 述 幾 項, 設 計 塑 模 亦 應 考 慮 射 出 成 型 機 之 選 用 模 具 圖 形 繪 製 等 之 問 題, 務 求 設 計 完 成 的 塑 模 能 配 合 成 型 機 射 出 量 射 出 壓 力 關 模 壓 力, 製 品 產 25

26 量 少 形 狀 較 大 或 精 度 要 求 較 高 時, 即 可 考 慮 一 次 射 出 一 件 的 模 具 結 構 ; 製 品 產 量 多 形 狀 較 小 時, 可 以 考 慮 一 次 射 出 多 件 的 模 具 結 構 若 須 為 高 精 度 或 須 長 壽 命 的 模 具, 則 其 材 料 的 選 擇 就 應 考 慮 使 用 較 高 級 的 工 具 鋼 圖 29 是 射 出 成 型 模 具 的 設 計 步 驟 製 品 條 件 製 品 形 狀 製 品 品 質 製 品 尺 寸 製 品 產 量 使 用 塑 料 本 身 能 力 製 品 工 程 圖 顧 客 意 見 決 定 塑 模 種 類 決 定 澆 注 系 統 設 計 脫 模 機 構 決 定 溫 度 控 制 方 式 模 具 零 件 尺 寸 之 設 計 模 具 材 料 之 選 用 其 他 : 射 出 成 型 機 之 選 用 及 加 工 性 考 慮 完 成 組 合 圖 完 成 零 件 圖 射 出 成 型 模 製 作 設 計 圖 29 射 出 成 型 模 具 設 計 步 驟 4. 模 具 材 料 模 具 材 料 對 模 具 成 本 及 模 具 壽 命 影 響 甚 大, 模 具 壽 命 是 指 模 具 所 生 產 合 格 工 件 的 件 數 若 欲 生 產 數 量 很 大 且 品 質 優 良 的 工 件, 則 需 由 模 具 材 料 和 加 工 技 術 來 決 定 塑 膠 模 具 是 由 許 多 的 構 件 組 合 而 成 的, 每 一 構 件 分 別 用 於 支 承 引 導 組 合 成 型 等 方 面 為 了 使 模 具 能 用 得 更 久 更 有 效, 選 擇 適 當 且 經 濟 的 模 具 材 料 是 有 必 要 的 一 般 而 言, 除 了 受 塑 料 直 接 影 響 的 模 板 心 型 滑 動 件 剝 料 板 流 道 板 外, 大 部 分 構 件 所 用 的 材 料 在 受 力 和 應 用 上 都 相 當 固 定 常 用 於 模 具 製 造 26

27 的 鋼 材 如 下 : (1) 機 械 構 造 用 鋼 :S25C ~S55C 由 於 價 廉 且 易 加 工, 常 用 於 夾 板 頂 出 板 承 板 定 位 環 支 承 件 間 隔 塊 等 方 面 (2) 碳 工 具 鋼 (SK3 SK5) 低 合 金 工 具 鋼 (SKS2 SKS3) 及 高 碳 鉻 軸 承 鋼 (SUJ2), 用 於 滑 動 部 分 及 需 要 硬 度 和 耐 磨 耗 的 導 柱 導 套 頂 出 銷 頂 出 套 筒 歸 位 銷 滑 塊 等 (3) 對 於 品 質 要 求 不 甚 嚴 格 的 塑 膠 模 具, 可 使 用 S50C S55C SK7 等 價 廉 的 鋼 材 於 模 板 及 心 型 的 製 作 上 由 於 工 程 塑 膠 在 工 業 零 件 家 電 事 務 機 器 汽 車 建 材 通 信 器 材 等 方 面 的 運 用 愈 廣 泛, 品 質 要 求 愈 精 密, 對 模 具 的 負 荷 也 愈 大, 因 此 在 選 擇 適 用 的 模 具 材 料 時, 需 考 慮 以 下 事 項 : a. 材 料 的 取 得 是 否 容 易 b. 耐 磨 耗 性 c. 耐 蝕 性 d. 強 度 及 硬 度 要 好 e. 要 有 韌 性 f. 加 工 性 良 好 g. 熱 處 理 變 形 小 及 淬 火 性 要 優 良 h. 鏡 面 加 工 性 i. 熱 膨 脹 係 數 小 j. 熱 傳 導 性 要 好 一 種 模 具 材 料 無 法 同 時 擁 有 以 上 諸 性 質, 因 此 模 具 材 料 製 造 商 即 針 對 某 一 項 或 數 項 製 成 各 類 不 同 的 塑 膠 模 具 材 料, 供 應 各 模 具 製 造 廠 5. 模 具 的 熱 處 理 影 響 模 具 壽 命 的 另 一 個 因 素, 是 模 具 的 熱 處 理 熱 處 理 或 表 面 處 理 可 以 顯 著 的 增 加 硬 度 強 度 韌 性 耐 磨 耗 性 與 耐 蝕 性, 延 長 模 具 的 壽 命 正 常 化 退 火 淬 火 回 火 滲 碳 氮 化 氰 化 電 鍍 等 方 式, 都 是 常 用 於 熱 處 理 及 表 面 處 理 的 方 式 模 具 熱 處 理 時, 模 具 材 料 的 選 用 及 注 意 事 項 27

28 包 括 : (1) 選 擇 適 合 的 熱 處 理 模 具 材 料 模 具 材 料 若 需 施 予 熱 處 理, 最 好 不 要 選 擇 必 須 急 速 冷 卻 才 能 得 到 的 高 硬 度 材 料, 如 此 容 易 導 致 變 形, 空 冷 鋼 具 有 不 易 變 形 的 特 性 因 此 在 形 狀 複 雜 易 於 變 形 的 模 具 構 件, 為 了 減 少 熱 處 理 後 的 加 工, 最 好 採 用 空 冷 鋼 (2) 統 一 材 料 的 方 向 性 模 具 材 料 的 方 向 性 不 一 致 時, 熱 處 理 後 將 產 生 尺 寸 變 化 的 情 況, 使 模 具 喪 失 精 度 材 料 壓 延 的 方 向 固 定, 熱 處 理 後 的 尺 寸 變 化 於 同 一 方 向 亦 將 相 等, 因 此 使 用 於 模 具 可 動 側 或 固 定 側 模 板, 若 方 向 性 一 致 時, 將 可 避 免 分 模 面 的 不 吻 合, 造 成 模 具 損 傷 或 速 件 品 質 不 良 (3) 以 調 質 來 避 免 熱 處 理 所 產 生 的 變 形 及 尺 寸 變 化 調 質 是 使 材 料 在 壓 延 或 鍛 造 塑 性 加 工 中 所 產 生 不 均 一 的 結 晶 粒 予 以 微 細 化 均 等 化 的 重 要 熱 處 理 進 行 調 質 可 以 大 幅 提 高 韌 性, 也 可 以 減 少 加 工 應 變 的 熱 處 理 引 起 的 尺 寸 變 化 和 變 形, 以 及 提 高 被 削 性 預 硬 鋼 是 合 金 鋼 熱 處 理 後 經 調 質 處 理, 使 其 具 有 硬 度 ( HRC 30 以 上 ) 韌 性 及 切 削 性 質 的 一 種 模 具 材 料 (4) 模 具 的 時 效 變 化 時 效 變 化 是 熱 處 理 過 的 材 料 中 殘 留 沃 斯 田 鐵, 在 低 溫 時, 因 為 分 解 安 定 化 而 引 起 的 變 化 欲 防 止 時 效 變 化, 最 好 在 熱 處 理 後, 施 予 分 解 沃 斯 田 鐵 的 砷 冷 處 理 (subzero), 或 施 予 高 溫 回 火 (5) 熱 處 理 變 形 對 模 具 形 狀 及 大 小 的 影 響 模 具 形 狀 複 雜 不 均 衡, 在 熱 處 理 時 容 易 產 生 變 形 的 現 象 模 板 單 邊 尺 寸 若 在 120mm 以 下 時, 其 變 形 大 都 能 在 容 許 範 圍 模 具 材 料 的 裁 取 即 使 方 向 性 一 致, 仍 會 因 活 動 側 和 固 定 側 模 板 兩 者 厚 度 差 異 太 大, 產 品 尺 寸 變 化 而 造 成 配 合 面 不 吻 合 要 避 免 此 情 況, 兩 者 模 板 厚 度 比 最 好 在 3:2 的 範 圍 內 (6) 熱 處 理 的 現 場 處 理 精 密 塑 膠 模 具 的 熱 處 理, 最 好 不 要 在 產 生 氧 化 脫 碳 的 真 空 熱 處 理 爐 中 處 理 爐 中 的 溫 度 控 制 能 在 ±5 以 內 昇 溫 的 速 度 能 使 材 料 各 部 分 一 28

29 致 冷 卻 時 依 各 鋼 材 的 冷 卻 速 度 進 行 冷 卻, 材 料 各 部 分 降 溫 須 保 持 一 致 6. 特 殊 用 途 之 精 密 塑 膠 模 具 用 鋼 材 (1) 鏡 面 加 工 用 模 具 材 料 無 非 金 屬 存 在 物, 微 視 組 織 均 勻 細 微, 硬 度 高, 須 以 真 空 熔 解 法 製 造 之 極 純 淨 模 材, 一 般 以 麻 時 效 鋼 (YAG) 預 硬 化 鋼 (HPM17 HPM33 HPM38 HPM50) 為 主 (2) 耐 腐 蝕 用 模 具 材 料 a. 材 質 含 鉻, 如 不 銹 鋼 (SUS 系 ) 預 硬 化 鋼 鉻 鉬 鋼 (SCM) b. 表 面 鍍 硬 鉻 層 (3) 耐 磨 耗 用 的 模 具 材 料 耐 磨 性 取 決 於 碳 化 物 的 種 類 及 含 量, 主 要 有 預 硬 化 鋼 (HPM31 HPM38 ) 粉 末 高 速 鋼 (HAP) (4) 快 削 性 韌 性 非 磁 性 模 具 材 料 a. 使 用 快 削 性 的 預 硬 鋼 模 材, 可 以 提 高 模 具 的 硬 度 及 加 工 性, 有 助 於 對 模 板 含 有 多 且 細 的 頂 出 銷 孔 時 的 加 工, 對 嵌 入 模 塊 與 模 板 接 合 面 的 精 密 保 持 亦 有 很 大 的 效 果 HPM1 HPM2 都 是 屬 於 快 削 性 的 預 硬 鋼 b. 塑 膠 模 具 中 常 有 薄 形 長 形 或 尖 銳 的 形 狀, 這 些 在 成 形 中 容 易 斷 裂 或 折 損, 若 要 使 模 具 不 易 損 壞, 要 選 用 硬 度 及 韌 性 很 高 的 模 材, 如 YAG 塑 膠 模 具 材 料 c. 樹 脂 中 若 含 有 磁 粉, 則 須 選 擇 硬 度 較 高 且 非 磁 性 的 模 具 材 料 YHD50 是 析 出 硬 化 型 沃 斯 田 鐵, 正 常 化 處 理 後, 經 700 的 時 效 處 理, 可 得 到 HRC42~47 的 硬 度 透 磁 率 在 1.01 以 下 ( 三 ) 壓 鑄 模 具 1. 壓 鑄 模 具 的 種 類 壓 鑄 用 模 具 之 分 類 方 式 主 要 有 : 依 模 具 製 作 與 結 合 的 方 式 區 分 依 壓 鑄 一 次 所 得 的 鑄 品 數 量 區 分 依 使 用 的 壓 鑄 機 區 分 (1) 依 模 具 製 作 與 結 合 的 方 式 區 分 29

30 a. 直 雕 式 鑄 模 此 類 模 具 係 直 接 在 模 塊 上 製 作 所 需 之 形 狀, 一 體 成 形, 所 使 用 的 材 料 一 致, 如 圖 30 通 常 直 雕 式 模 具 的 構 造 比 較 簡 單, 規 模 較 小, 適 用 於 比 較 小 型 壓 鑄 機 之 加 工 但 製 造 時, 模 塊 通 常 會 因 熱 處 理 變 形 而 使 導 柱 與 導 柱 孔 的 距 離 產 生 誤 差, 且 此 種 模 具 的 本 體 由 於 需 要 整 塊 模 具 鋼 製 成, 在 材 料 的 使 用 上 較 不 經 濟 b. 嵌 入 式 鑄 模 如 圖 31, 嵌 入 式 鑄 模 由 兩 部 分 組 成, 鑄 模 比 較 重 要 部 位, 如 模 穴 澆 道 溢 流 池 等, 以 模 具 鋼 製 成 一 鑲 嵌 塊, 嵌 入 由 一 般 碳 鋼 所 製 成 的 保 持 塊 框 中 如 此 不 僅 可 減 低 鑄 模 之 材 料 費, 並 可 分 開 嵌 入 物, 容 易 雕 模 在 製 程 中 亦 可 由 不 同 的 作 業 員 擔 任 製 作, 減 少 製 作 時 間 及 熱 處 理 費 用, 且 可 降 低 熱 處 理 之 變 形, 目 前 的 壓 鑄 模 多 屬 於 此 種 型 式 c. 單 元 鑄 模 此 種 鑄 模 之 製 品 成 形 部 位 做 成 可 拆 卸 的 構 造, 而 其 他 部 分 則 做 成 標 準 保 持 機 構 如 圖 32, 在 製 模 時, 主 要 成 形 部 分 之 尺 寸 必 須 配 合 保 持 座 的 定 位 裝 置, 方 能 裝 入, 而 保 持 座 的 單 元 模 塊 本 身 已 有 大 部 分 的 模 具 機 能 ( 如 頂 出 機 構 及 冷 卻 系 統 ) 此 種 模 具 之 裝 卸 簡 單, 可 節 省 換 模 時 間, 但 在 設 計 上 常 會 受 到 限 制 圖 30 直 雕 式 鑄 模 30

31 圖 31 嵌 入 式 鑄 模 可 動 側 圖 32 單 元 鑄 模 31

32 (2) 依 壓 一 次 所 得 的 鑄 品 數 量 區 分 a. 單 件 式 鑄 模 單 件 式 鑄 模 只 有 一 個 模 穴, 壓 鑄 一 次 只 得 一 個 鑄 件, 適 合 於 少 量 但 高 精 度 要 求 之 生 產, 大 型 製 品 或 製 品 形 狀 複 雜 時, 亦 常 用 此 種 模 具, 以 降 低 製 造 費 用 此 型 模 具 如 圖 33 所 示 b. 多 件 式 鑄 模 此 種 模 具 設 有 多 個 模 穴, 壓 鑄 一 次 可 得 多 個 鑄 件 多 件 式 鑄 模 可 分 為 同 型 多 件 式 及 異 型 多 件 式 兩 種 前 者 各 模 穴 形 狀 相 同, 製 品 形 狀 一 致, 但 製 作 較 費 時 間, 精 度 也 較 難 控 制 一 致, 常 用 於 生 產 小 型 而 形 狀 簡 單 的 鑄 件 ; 後 者 則 以 不 同 形 狀 之 模 穴, 同 時 生 產 不 同 形 狀 之 製 品, 此 型 模 具 適 合 生 產 性 質 相 近 而 外 形 不 很 複 雜 之 鑄 件, 較 能 節 省 生 產 成 本 但 若 鑄 件 發 生 不 良 的 模 穴 一 致 時, 則 不 同 模 穴 的 製 品 產 量 會 造 成 不 平 衡 的 情 況 (3) 依 使 用 的 壓 鑄 機 區 分 壓 鑄 模 若 依 鑄 造 機 種 類 可 區 分 為 冷 室 機 鑄 模 及 熱 室 機 鑄 模 兩 種, 其 間 最 主 要 的 差 別 在 鑄 入 口 或 豎 澆 口 的 形 狀 互 有 不 同 圖 33 單 件 式 鑄 模 32

33 2 基 本 結 構 圖 34 為 一 單 件 嵌 入 式 冷 室 壓 鑄 模 之 立 體 形 狀 圖 35 則 為 其 正 視 圖 及 剖 面 圖 壓 鑄 模 具 可 概 分 為 固 定 模 塊 與 可 動 模 塊 兩 部 分 固 定 模 塊 安 裝 於 壓 鑄 機 之 固 定 模 盤, 可 動 模 塊 則 安 裝 於 可 動 模 盤 其 各 部 分 功 能 及 名 稱 如 下 : (1) 可 動 側 模 框 固 定 於 可 動 側 模 盤, 用 以 支 持 可 動 側 嵌 模 塊, 並 和 固 定 側 模 框 相 互 配 合 定 位, 進 行 壓 鑄 加 工 (2) 固 定 側 模 框 夾 持 於 固 定 側 模 板, 用 以 承 置 固 定 側 嵌 模 塊 定 位 及 送 料 無 論 是 可 動 側 或 是 固 定 側 模 框, 在 設 計 時 其 強 度 應 足 以 承 受 鎖 模 力 及 射 出 力 (3) 固 定 側 嵌 模 塊 係 鑄 模 之 模 穴 部 分, 與 可 動 側 嵌 模 塊 配 合 即 成 為 鑄 品 形 狀 由 於 無 頂 出 裝 置, 在 設 計 時 必 須 考 慮 鑄 件 外 形, 將 較 易 脫 模 的 方 向 置 於 此 部 分, 以 利 脫 模 (4) 可 動 側 嵌 模 塊 為 製 品 成 形 的 地 方, 除 了 製 作 有 鑄 件 之 形 狀 外, 另 有 溢 流 池 澆 道 排 氣 道 等 之 設 置 配 合 頂 出 銷 及 定 位 銷, 可 以 將 製 品 頂 出, 並 在 合 模 時 使 模 穴 對 正 (5) 導 柱 與 導 套 配 合, 使 固 定 側 模 塊 與 可 動 側 模 塊 能 夠 精 密 定 位 (6) 導 套 與 導 柱 配 合 使 用 (7) 射 料 套 筒 為 冷 室 壓 鑄 模 入 口, 配 合 柱 塞, 將 熔 融 合 金 經 澆 道 注 入 模 穴 中 (8) 鑄 入 口 配 合 塊 (riser) 配 合 射 料 套 筒 及 柱 塞, 使 合 金 順 利 進 入 澆 道 (9) 冷 卻 水 管 通 入 冷 卻 劑, 以 調 節 鑄 模 之 溫 度 (10) 活 動 心 型 座 33

34 配 合 心 型 角 銷, 控 制 心 型 動 作 (11) 心 型 角 銷 控 制 心 型 開 模 時 退 出 製 品 (12) 角 銷 固 定 座 固 定 心 型 角 銷, 使 其 在 一 定 位 上 活 動 (13) 活 動 心 型 於 鑄 件 側 方 向 形 成 所 需 之 孔 狀 (14) 頂 出 銷 在 開 模 時 將 鑄 件 自 模 穴 中 頂 出 除 頂 出 銷 之 外, 頂 出 裝 置 尚 有 頂 出 片 頂 出 套 筒 等 等 (15) 定 位 銷 配 合 固 定 模 塊, 以 確 保 模 穴 之 定 位 (16) 歸 位 銷 使 頂 出 銷 在 頂 出 鑄 件 後 能 安 全 正 確 的 歸 位 (17) 頂 出 板 用 以 支 持 頂 出 銷 及 歸 位 銷 (18) 冷 卻 水 套 防 止 心 型 或 分 流 器 ( 熱 式 壓 鑄 模 ) 過 熱 (19) 溢 流 池 (overflow) 收 集 模 穴 之 空 氣 及 壓 鑄 時 之 金 屬 餘 料, 以 免 製 品 產 生 瑕 疵 (20) 通 氣 孔 (vents) 導 引 空 氣 自 模 穴 中 溢 出 (21) 豎 澆 道 撒 播 器 (sprue spreader) 熱 室 壓 鑄 模 中 連 接 噴 嘴 的 一 枚 推 拔 銷, 配 合 豎 澆 道 襯 套 (sprue bushing) 使 熔 融 合 金 經 由 豎 澆 道 進 入 模 穴 中 (22) 豎 澆 道 襯 套 (sprue bushing) 配 合 豎 澆 道 撒 播 器 使 用 34

35 圖 34 單 件 嵌 入 式 冷 室 壓 鑄 模 之 立 體 圖 圖 35 單 件 嵌 入 式 冷 室 壓 鑄 模 之 正 視 圖 及 剖 面 圖 3 設 計 流 程 及 相 關 範 圍 圖 36 為 壓 鑄 模 設 計 的 基 本 流 程 由 圖 中 可 以 瞭 解, 鑄 模 設 計 範 圍 應 包 括 : (1) 對 製 品 條 件 的 瞭 解 製 品 所 需 達 到 的 公 差 形 狀 品 質 產 量 或 已 決 定 使 用 何 種 合 金 等 等, 皆 足 以 影 響 模 具 的 結 構 及 尺 寸 決 定 而 且 在 經 過 製 品 工 程 設 計 之 後, 往 往 35

36 還 需 要 對 原 始 製 品 的 要 求 做 適 度 的 修 正, 以 符 合 壓 鑄 加 工 的 原 則 (2) 壓 鑄 計 畫 的 擬 定 針 對 製 品 的 要 求, 完 成 製 品 工 程 圖 之 後, 最 重 要 的 就 是 建 立 壓 鑄 計 畫 壓 鑄 計 畫 的 內 容 應 包 括 鑄 模 種 類 的 決 定 壓 鑄 機 機 種 的 選 擇 每 次 壓 鑄 件 數 模 具 材 料 的 選 擇 及 成 形 方 式 的 確 立 ( 是 否 使 用 心 型 是 否 使 用 側 滑 塊 機 構 ) 壓 鑄 計 畫 的 建 立 必 須 與 有 關 人 員 做 充 分 的 溝 通, 例 如 顧 客 或 市 場 銷 售 人 員 工 具 工 程 師 製 模 人 員 等 等 於 基 本 方 向 確 立 之 後, 再 進 行 模 具 細 部 分 析 (3) 鑄 模 強 度 的 計 算 依 據 製 品 條 件 即 已 決 定 之 模 具 結 構, 計 算 出 鎖 模 力 鎖 模 塊 強 度 各 模 塊 強 度, 以 做 為 選 擇 壓 鑄 機 規 格 及 制 定 各 零 件 尺 寸 之 依 據 (4) 澆 注 系 統 的 設 計 澆 注 系 統 包 括 鑄 入 口 澆 道 澆 口 溢 流 池 通 氣 孔 等 結 構 此 系 統 的 設 計 攸 關 製 品 的 品 質, 故 需 仔 細 的 考 量 與 配 置 (5) 頂 出 機 構 的 設 計 頂 出 機 構 為 取 出 製 品 的 重 要 裝 置, 在 設 計 階 段 必 須 配 合 製 品 分 模 面 的 設 計, 考 慮 製 品 的 形 狀, 規 劃 適 當 的 頂 出 機 構, 以 利 製 品 的 取 出 (6) 溫 度 系 統 設 計 鑄 模 溫 度 之 高 低, 直 接 影 響 製 品 的 品 質 鑄 造 週 期 及 鑄 造 性, 必 須 予 以 適 當 的 控 制 溫 度 控 制 系 統 包 括 ; 冷 卻 管 路 循 環 流 體 及 溫 度 控 制 器, 設 計 壓 鑄 模 具 時, 必 須 經 仔 細 考 量, 妥 善 的 佈 置 此 一 系 統 (7) 模 具 零 件 之 選 用 依 據 已 完 成 之 分 析, 在 決 定 鑄 模 各 部 位 尺 寸 時, 可 以 考 慮 選 用 標 準 化 零 件, 以 節 省 模 具 製 造 時 間 及 便 於 日 後 模 具 維 修 標 準 零 件 包 括 模 塊 導 柱 歸 位 銷 頂 出 銷 等 (8) 模 具 材 料 之 選 用 依 據 各 項 加 工 條 件, 選 擇 適 當 之 材 料 加 工, 或 選 用 適 當 之 標 準 零 件, 一 一 列 舉 在 材 料 表 中, 以 便 於 製 作 模 具 時 有 所 依 循 36

37 製 品 形 狀 製 品 品 質 製 品 尺 寸 製 品 產 量 使 用 合 金 配 合 本 身 能 力 製 品 工 程 圖 與 顧 客 討 論 製 造 性 及 強 度 考 量 分 模 面 選 擇 決 定 或 修 正 製 品 公 差 形 狀 設 計 拔 模 斜 度 完 成 壓 鑄 計 畫 與 有 關 人 員 討 論 市 場 銷 售 人 員 或 顧 客 工 具 工 程 師 現 場 製 模 人 員 決 定 鑄 模 種 類 決 定 壓 鑄 機 種 類 決 定 每 次 壓 鑄 件 數 決 定 模 具 材 料 決 定 成 形 方 式 冷 卻 系 統 設 計 模 板 強 度 設 計 澆 注 系 統 設 計 頂 出 機 構 設 計 確 定 壓 鑄 機 規 格 決 定 各 部 尺 寸 完 成 組 合 圖 標 準 零 件 之 選 用 完 成 零 件 圖 製 作 模 具 37 圖 36 壓 鑄 模 設 計 的 基 本 流 程

38 ( 四 ) 精 密 電 子 產 品 模 具 及 微 米 / 奈 米 模 具 生 產 精 密 電 子 產 品 之 模 具, 主 要 大 多 為 沖 壓 模 及 塑 膠 射 出 成 型 模 具, 由 於 體 積 小 精 密 度 高, 因 此 在 加 工 過 程 比 較 著 重 在 加 工 精 度 鏡 面 拋 光 表 面 處 理 等, 對 模 具 材 料 的 耗 損 率 影 響 不 大, 但 模 具 價 格 則 明 顯 提 高 微 米 / 奈 米 模 具 是 指 模 具 的 精 度 要 求, 或 是 所 生 產 的 製 品 有 微 小 的 尺 寸 精 度 要 求, 例 如 生 產 導 光 板 的 射 出 成 型 模 具, 在 模 仁 表 面 須 要 有 微 米 到 奈 米 級 的 尺 寸 特 徵 要 求, 因 此 模 仁 表 面 的 加 工 就 非 常 精 密, 常 用 的 方 法 有 蝕 刻 噴 砂 雷 射 打 點 超 精 密 加 工 V- 溝 等, 但 僅 限 於 模 仁 表 面, 雖 然 加 工 費 用 高, 但 對 模 具 材 料 的 耗 損 率 影 響 甚 為 微 小, 除 非 加 工 不 良, 整 個 模 仁 必 須 捨 棄, 重 新 取 材 再 進 行 模 仁 加 工, 才 會 造 成 模 具 材 料 的 耗 損 率 明 顯 增 加 三 原 物 料 耗 用 情 形 ( 一 ) 原 物 料 名 稱 來 源 及 是 否 有 替 代 品 依 各 類 鋼 材 的 品 質 及 國 內 外 技 術 及 售 價, 其 來 源 如 下 : 1.S45C SS41 S55C 等 鋼 材 主 要 以 國 內 產 製 為 主 2.SKD11 DC53 SLD SKH9 ASP23 SKD61 PDS5 PDS20 FDAC NAK80 等 鋼 材 以 日 本 產 製 為 主, 替 代 品 為 大 陸 產 製 或 韓 國 產 製 以 模 具 廠 的 模 具 開 發 製 造 方 式 可 分 為 二 種, 第 一 種 是 直 接 購 入 標 準 模 座, 再 進 行 內 部 各 項 子 系 統 ( 如 塑 膠 射 出 模 的 流 道 系 統 冷 卻 系 統 頂 出 系 統 ) 的 加 工, 第 二 種 是 購 入 模 塊, 以 模 塊 進 行 銑 削, 加 工 成 模 具 零 件 對 此 兩 種 方 式 而 言, 模 具 的 原 物 料 均 為 各 類 鋼 材, 只 是 在 選 擇 鋼 材 時, 會 因 加 工 用 途 零 件 要 求 模 具 壽 命 而 有 所 不 同 以 量 產 模 具 而 言, 由 於 強 度 及 精 度 的 要 求 非 常 重 要, 因 此 並 無 其 他 材 料 可 取 代 模 具 用 的 鋼 材, 僅 偶 而 在 暫 用 模 具 方 面 會 以 其 他 材 料, 如 鋁 矽 膠 木 材 石 膏 等 作 為 替 代 品, 但 此 類 比 重 極 低 暫 用 模 具 是 指 產 品 需 求 量 在 數 百 件 以 下, 或 僅 需 要 試 作 產 品 形 狀 時 所 用 之 暫 時 性 模 具 ( 二 ) 製 造 過 程 中 的 損 耗 率 及 損 耗 原 因 模 具 製 造 過 程 的 損 耗 原 因 可 分 為 下 列 幾 項 主 要 的 部 分 : 1. 模 板 在 銑 削 或 雕 刻 成 模 仁 或 模 穴 鑲 入 塊 時, 所 切 除 掉 的 部 分 38

39 2. 模 板 為 了 鑲 入 模 仁 鑲 入 塊 或 模 穴 鑲 入 塊 或 衝 頭, 所 必 須 挖 除 的 空 間 3. 模 板 為 了 各 種 零 組 件, 如 襯 套 定 位 銷 ( 桿 ) 螺 栓 導 引 柱 ( 桿 ) 頂 出 銷 ( 桿 ) 所 必 須 鑽 除 的 孔 洞 空 間 4. 為 了 讓 熔 膠 或 熔 融 金 屬 液 流 入 模 具, 模 板 必 需 銑 削 出 一 些 可 讓 液 體 流 通 的 流 道 5. 為 了 讓 熔 膠 或 熔 融 金 屬 液 固 化 成 型, 模 塊 必 須 設 計 冷 卻 水 路, 因 此 必 須 有 鑽 除 的 孔 洞 空 間 6. 模 具 設 計 或 加 工 錯 誤, 導 致 必 須 重 新 準 備 鋼 料 及 加 工 模 具 製 造 過 程 中, 依 模 具 種 類 大 小 及 產 品 形 狀 差 異, 其 切 削 和 鑽 除 的 比 例 亦 有 很 大 的 不 同 說 明 如 下 : (1) 沖 壓 模 具 a. 大 型 模 具, 如 製 造 汽 車 鈑 金 的 沖 壓 模 具, 由 於 衝 頭 斷 面 積 大 定 位 銷 ( 桿 ) 螺 栓 導 引 柱 ( 桿 ) 也 多, 其 損 耗 率 約 25%~30% b. 小 型 模 具, 如 一 般 製 造 五 金 零 件 的 沖 壓 模 具, 衝 頭 斷 面 積 小 定 位 銷 ( 桿 ) 螺 栓 導 引 柱 ( 桿 ) 也 少, 其 損 耗 率 約 20%~25% (2) 塑 膠 射 出 模 及 壓 鑄 模 a. 產 品 高 度 比 較 高, 約 150mm 以 上, 如 果 汁 機 的 容 器 置 物 箱 垃 圾 筒 杯 子, 或 側 面 有 倒 角 (under cut), 需 要 設 計 滑 塊 機 構, 則 模 塊 需 要 切 削 掉 的 部 分 比 較 多, 若 包 括 定 位 頂 出 及 冷 卻 所 需 之 鑽 孔 損 耗, 其 整 體 損 耗 率 約 35%~40% b. 產 品 高 度 比 較 低, 約 150mm 以 下, 或 是 平 板 狀, 如 導 光 板, 則 模 塊 需 要 切 削 掉 的 部 分 比 較 少, 若 包 括 定 位 頂 出 及 冷 卻 所 需 之 鑽 孔 損 耗, 其 整 體 損 耗 率 約 25%~30% c. 產 品 機 構 複 雜, 有 肋 凸 轂 孔 倒 角 等 設 計, 如 3C 產 品 外 殼 汽 機 車 零 件 車 燈 組, 模 具 常 採 用 分 割 式 設 計, 零 件 組 塊 多, 因 此 切 削 掉 的 部 分 比 較 多, 若 包 括 定 位 頂 出 及 冷 卻 所 需 之 鑽 孔 損 耗, 其 整 體 損 耗 率 約 30%~35% 39

40 表 2 模 具 種 類 及 產 品 特 性 對 損 耗 率 的 影 響 材 料 名 種 類 損 耗 率 損 耗 原 因 損 耗 的 製 備 註 稱 程 階 段 模 板 沖 壓 大 型 模 具 25%~30% 1. 模 板 在 銑 削 或 雕 刻 模 板 的 加 模 成 模 仁 或 模 穴 鑲 入 工 階 段, 沖 壓 小 型 模 具 20%~25% 塊 時, 所 切 除 掉 的 包 括 模 穴 模 部 分 的 銑 削 塑 膠 產 品 高 度 比 35%~40% 2. 模 板 為 了 鑲 入 模 仁 雕 刻 線 射 出 較 高 鑲 入 塊 或 模 穴 鑲 切 割 定 模 及 壓 鑄 模 產 品 高 度 比 較 低 產 品 機 構 複 雜 25%~30% 30%~35% 入 塊 或 衝 頭, 所 必 須 挖 除 的 空 間 3. 模 板 為 了 各 種 零 組 件, 如 襯 套 定 位 銷 ( 桿 ) 螺 栓 導 位, 以 及 頂 出 及 冷 卻 所 需 鑽 孔 之 損 耗 引 柱 ( 桿 ) 頂 出 銷 ( 桿 ) 所 必 須 鑽 除 的 孔 洞 空 間 4. 為 了 讓 熔 膠 或 熔 融 金 屬 液 流 入 模 具, 模 板 必 需 銑 削 出 一 些 可 讓 液 體 流 通 的 流 道 5. 為 了 讓 熔 膠 或 熔 融 金 屬 液 固 化 成 型, 模 塊 必 須 設 計 冷 卻 水 路, 因 此 必 須 有 鑽 除 的 孔 洞 空 間 6. 模 具 設 計 或 加 工 錯 誤, 導 致 必 須 重 新 準 備 鋼 料 及 加 工 ( 三 ) 單 位 成 本 耗 用 各 主 要 原 料 之 數 量 模 具 開 發 過 程, 主 要 的 成 本 包 括 設 計 ( 人 事 ) 加 工 製 造 ( 含 表 面 處 理 熱 處 理 ) 模 具 材 料 等 但 常 會 因 加 工 精 度 模 具 壽 命 特 殊 用 途 ( 如 鏡 面 防 蝕 ) 而 有 所 不 同 例 如 加 工 精 度 高 的 模 具, 加 工 製 造 的 成 本 較 高, 模 具 壽 40

41 命 要 求 高 或 需 要 特 殊 用 途 ( 如 鏡 面 加 工 防 腐 蝕 ) 的 鋼 材, 材 料 成 本 較 高 表 3 模 具 的 開 發 成 本 設 計 ( 人 事 ) 加 工 製 造 模 具 材 料 精 密 級 ( 如 汽 車 鈑 25%~30% 40%~45% 30%~35% 金 醫 療 元 件 ) 模 具 壽 命 要 求 高 25%~30% 30%~35% 40%~45% 一 般 級 ( 如 民 生 五 金 ) 30%~35% 30%~35% 30%~35% 四 副 產 品 及 下 腳 料 的 處 理 情 形 ( 一 ) 副 產 品 及 下 腳 料 的 產 製 比 例 1. 模 具 開 發 過 程, 並 無 副 產 品 產 生, 因 此 副 產 品 的 產 製 比 例 為 零 2. 模 塊 所 銑 削 或 雕 刻 出 的 下 腳 料 主 要 為 鐵 屑, 其 比 例 如 前 述 所 提 之 模 具 在 開 發 過 程 的 鋼 材 耗 損 率 3. 經 由 線 切 割 加 工 所 得 的 下 腳 料 主 要 為 切 割 出 來 的 不 規 則 模 塊, 在 沖 壓 模 具 所 占 比 例 比 較 高, 約 3%~5%, 在 塑 膠 射 出 模 及 壓 鑄 模 則 更 低, 約 2% 以 下 ( 二 ) 副 產 品 及 下 腳 料 的 用 途 及 價 值 模 塊 所 銑 削 或 雕 刻 出 的 鐵 屑, 一 般 模 具 廠 商 大 都 販 售 給 五 金 回 收 商 若 經 由 線 切 割 加 工 所 得 的 不 規 則 模 塊, 若 模 塊 尚 可 使 用, 亦 可 儲 存 作 為 小 零 件 的 用 料 41

42 五 實 例 說 明 產 品 形 式 : 盒 狀 產 品 模 具 型 式 : 簡 易 剝 料 板 兩 板 模 體 積 移 除 率 定 義 = (1- 模 具 材 料 加 工 移 除 體 積 )*100% 六 註 解 ( 一 ) 一 般 所 謂 工 程 塑 膠 是 指 至 少 具 有 下 列 條 件 之 一 的 塑 膠 材 料 : 1. 機 械 強 度 高 且 要 有 適 當 的 平 衡, 所 謂 適 當 的 平 衡 是 指 各 項 機 械 性 能 均 能 達 一 定 的 水 準, 例 如 有 高 的 抗 拉 強 度 有 高 的 彎 曲 強 度 有 高 的 衝 擊 強 度 有 高 的 連 續 使 用 溫 度 有 低 的 吸 水 率 低 的 熱 膨 脹 係 數 2. 耐 熱 性 耐 久 性 高, 能 保 持 某 種 程 度 的 長 壽 命, 長 時 間 連 續 使 用 下 不 會 發 生 異 常 3. 具 有 特 殊 機 能, 如 轉 動 特 性 具 有 這 些 條 件 的 塑 料 適 用 於 機 械 電 氣 化 學 機 械 零 件 或 構 造 品 工 程 塑 膠 又 分 為 汎 用 工 程 塑 膠 特 殊 工 程 塑 膠, 汎 用 工 程 塑 膠 是 指 除 上 述 條 件 外, 還 具 備 下 述 幾 項 : 42

43 4. 廉 價 性, 不 會 非 常 昂 貴 5. 加 工 性 優 良, 不 須 特 殊 的 加 工 方 法 6. 產 量 大, 總 消 費 量 高 43