第四章 結果與討論
4.1 碳化鎢沖頭分析
4.1.2 S/N 因子反應分析
本文是採用沖頭壽命為品質特性，來做田口式回應分析。由 9 組模擬實驗中 壽命數據，求得各個因子於不同水準間之S/N 比值並且建構出控制因子對 S/N 比 的反應表及反應圖。
由於沖頭在沖壓過程中有一定的極限磨耗，所以在其既定的幾何形狀下其最低壽 命能符合望目壽命既可，故將模擬數據依望目之品質特性，由公式(2-11)計算出各 組模擬實驗之S/N比值，選擇越大的S/N比，越接近望目值。本次碳化鎢沖頭望目 值為一百萬衝次，在對表4.2 碳化鎢沖頭S/N比做平均值分析後，可得到各個因子 於三水準間之S/N比值，如表4.3 碳化鎢沖頭因子回應表，並且繪製出因子回應圖，
如圖4.10~4.13 碳化鎢沖頭回應圖。
表4.2 碳化鎢沖頭各組模擬實驗之S/N
1 1019000 -85.575
2 1023100 -87.272
3 1131800 -102.398
4 4814500 -131.629
5 4308500 -130.393
6 4361100 -130.530
7 15077000 -142.970
8 17051000 -144.110
9 15526000 -143.243
No. y 平均值 雜訊比S/N
表4.3 碳化鎢沖頭壽命S/N回應表
圖4.10 碳化鎢沖頭寬度S/N回應圖
-150.000 -140.000 -130.000 -120.000 -110.000 -100.000 -90.000
A2 A1
A3
水準1 -91.749 -120.058 -120.072 -119.737 水準2 -130.850 -120.592 -120.715 -120.257 水準3 -143.441 -125.390 -125.254 -126.046 Delta -51.693 -5.332 -5.182 -6.309
Rank 1 3 4 2
A B C D
Level Factors
圖4.11 碳化鎢沖頭高度S/N回應圖
圖4.12 碳化鎢圓角S/N回應圖
-150.000 -140.000 -130.000 -120.000 -110.000 -100.000 -90.000
B1 B2
B3
-150.000 -140.000 -130.000 -120.000 -110.000 -100.000 -90.000
C1 C2
C3
圖 4.13 碳化鎢沖頭長度 S/N 回應圖
4.1.3 最佳化設計
本實驗依田口實驗方法所得到之最佳化參數，僅是在本次實驗中所設定的三 水準之中找出彼此間相對性最佳之水準，如表4.4 得知沖頭寬度貢獻度最大，由 S/N 曲線可得知碳化鎢沖頭其最佳化組合如表 4.5 與表 4.6，為沖頭寬度(A1) 0.40mm，沖頭高度(B1) 12mm，沖頭圓角(C1) 25mm，沖頭長度(D1) 10.45mm，其 預估壽命為 1,019,000 衝次與目標值一百萬衝次，壽命提升 1.9%。
表4.4 碳化鎢沖頭各因子的貢獻度
-150.000 -140.000 -130.000 -120.000 -110.000 -100.000 -90.000
D1 D2 D3
因 子 貢 獻 度 沖 頭 寬 度 96.1791 沖 頭 高 度 1.1416 沖 頭 圓 角 1.0561 沖 頭 長 度 1.6232
表4.5 碳化鎢沖頭模擬預測結果
表4.6 碳化鎢沖頭最佳化組合
預測最佳化參數 A 1 B 1 C 1 D 1 雜訊比S/N -91.749 -120.058 -120.072 -119.737
預測值 預測 Life
-85.575 1019000
50 50mm mm 37.5
37.5mm mm 25
25mm mm
C(沖頭圓角)
L
Levelevel
l
l LevelL
evel22
LevelL
evel33
A(沖頭寬度)
0.4mm 0.5mm 0.6mm
B(沖頭高度)12mm 10mm 8mm
D(沖頭長度)
10.45mm 10.45 mm 10.55 10.55mm mm 10.65 10.65mm mm 50 50mm mm 37.5
37.5mm mm 25
25mm mm
C(沖頭圓角)
L
Levelevel
l
l LevelL
evel22
LevelL
evel33
A(沖頭寬度)
0.4mm 0.5mm 0.6mm
B(沖頭高度)12mm 10mm 8mm
D(沖頭長度)
10.45mm 10.45 mm 10.55 10.55mm mm 10.65 10.65mm mm
因子 水準
4.2 陶瓷沖頭分析
陶瓷沖頭壽命分析，主要探討的是外形參數的設計，利用ANSYS軟體模擬碳化 鎢沖頭壽命，並對外形參數的設計模擬結果，最後應用以田口實驗法做最佳化分 析。
4.2.1 初步模擬實驗結果
針對外形參數的設計模擬結果，表4.7為模擬實驗參數陶瓷沖頭的最低壽命，圖 4.14~圖4.22為本次模擬實驗之陶瓷沖頭壽命圖。
表 4.7 模擬實驗陶瓷沖頭壽命
模 擬 數 據 A B C DL ife (cycle)
1 1 1 1 1 386030
2 1 2 2 2 382060
3 1 3 3 3 426910
4 2 1 2 3 2422800 5 2 2 3 1 2166300 6 2 3 1 2 2234200 7 3 1 3 2 9006100 8 3 2 1 3 10347000 9 3 3 2 1 9398700 No. 實 驗 因 子 水 準
圖4.14 條件(1) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
圖4.15 條件(2) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
陶瓷沖頭條件 1
2590.5 Maximum
0.38837 3.8603e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
2590.5 Maximum
0.38837 3.8603e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
494.68 MPa 2.4734e-003 mm/mm
4.1275e-002 mm Maximum
36.817 MPa 1.8409e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
494.68 MPa 2.4734e-003 mm/mm
4.1275e-002 mm Maximum
36.817 MPa 1.8409e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
陶瓷沖頭條件 2
2617.4 Maximum
0.38778 3.8206e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
2617.4 Maximum
0.38778 3.8206e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
495.42 MPa 2.4771e-003 mm/mm
4.6862e-002 mm Maximum
37.985 MPa 1.8993e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
495.42 MPa 2.4771e-003 mm/mm
4.6862e-002 mm Maximum
37.985 MPa 1.8993e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
圖4.16 條件(3) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
圖4.17 條件(4) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖 陶瓷沖頭條件 3
2342.4 Maximum
0.39404 4.2691e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
2342.4 Maximum
0.39404 4.2691e+005 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
487.55 MPa 2.4377e-003 mm/mm
5.2039e-002 mm Maximum
37.015 MPa 1.8507e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
487.55 MPa 2.4377e-003 mm/mm
5.2039e-002 mm Maximum
37.015 MPa 1.8507e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
陶瓷沖頭條件 4
412.74 Maximum
0.49542 2.4228e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
412.74 Maximum
0.49542 2.4228e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
388.2 MPa 1.7646e-003 mm/mm
3.3765e-002 mm Maximum
37.023 MPa 1.6829e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
388.2 MPa 1.7646e-003 mm/mm
3.3765e-002 mm Maximum
37.023 MPa 1.6829e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
圖4.18 條件(5) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
圖4.19 條件(6) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖 陶瓷沖頭條件 5
461.61 Maximum
0.48825 2.1663e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
461.61 Maximum
0.48825 2.1663e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
393.91 MPa 1.7905e-003 mm/mm
3.794e-002 mm Maximum
35.799 MPa 1.6272e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
393.91 MPa 1.7905e-003 mm/mm
3.794e-002 mm Maximum
35.799 MPa 1.6272e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
陶瓷沖頭條件 6
447.59 Maximum
0.4902 2.2342e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
447.59 Maximum
0.4902 2.2342e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
392.32 MPa 1.7833e-003 mm/mm
3.864e-002 mm Maximum
37.067 MPa 1.6848e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
392.32 MPa 1.7833e-003 mm/mm
3.864e-002 mm Maximum
37.067 MPa 1.6848e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
圖4.20 條件(7) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
圖4.21 條件(8) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
陶瓷沖頭條件 7
111.04 Maximum
0.58409 9.0061e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
111.04 Maximum
0.58409 9.0061e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
329.27 MPa 1.4967e-003 mm/mm
3.1286e-002 mm Maximum
37.662 MPa 1.7119e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
329.27 MPa 1.4967e-003 mm/mm
3.1286e-002 mm Maximum
37.662 MPa 1.7119e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
陶瓷沖頭條件 8
96.65 Maximum
0.59398 1.0347e+007 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
96.65 Maximum
0.59398 1.0347e+007 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
323.78 MPa 1.4717e-003 mm/mm
3.1822e-002 mm Maximum
37.02 MPa 1.6827e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
323.78 MPa 1.4717e-003 mm/mm
3.1822e-002 mm Maximum
37.02 MPa 1.6827e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
圖4.22 條件(9) 陶瓷沖頭應力、應變與壽命圖
陶瓷沖頭條件 9
106.4 Maximum
0.58712 9.3987e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
106.4 Maximum
0.58712 9.3987e+006 cycles
Minimum Results
1.e+009 cycles Design Life
Safety Factor Damage
Life Type
Definition
All Bodies Geometry
Scope
Solved State
Safety Factor Damage
Life Object Name
327.57 MPa 1.4889e-003 mm/mm
3.5376e-002 mm Maximum
37.688 MPa 1.7131e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
327.57 MPa 1.4889e-003 mm/mm
3.5376e-002 mm Maximum
37.688 MPa 1.7131e-004 mm/mm
0. mm Minimum
Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain
Total Deformation Object Name
4.2.2 S/N 因子反應分析
本次陶瓷沖頭望目值為二百萬衝次，在對表4.8 陶瓷沖頭S/N比做平均值分析後，
可得到各個因子於三水準間之S/N比值，如表4.9 陶瓷沖頭因子回應表，並且繪製 出因子回應圖，如圖4.23~4.26 陶瓷沖頭回應圖。
表4.8 陶瓷沖頭各組模擬實驗之S/N
表4.9 電腦模擬之陶瓷沖頭壽命S/N回應表
水準1 -124.091 -124.530 -123.327 -121.986 水準2 -108.111 -122.343 -124.695 -122.827 水準3 -137.574 -122.903 -121.754 -124.963 Delta -29.464 -2.187 -2.941 -2.977
Rank 1 4 3 2
Level
Factors
A B C D
1 386030 -124.158
2 382060 -124.179
3 426910 -123.935
4 2422800 -112.523
5 2166300 -104.418
6 2234200 -107.392
7 9006100 -136.910
8 10347000 -138.431
9 9398700 -137.383
No. y 平均值 雜訊比S/N
圖4.23 陶瓷沖頭寬度S/N回應圖
圖4.24 陶瓷沖頭高度S/N回應圖
-140.000 -135.000 -130.000 -125.000 -120.000 -115.000 -110.000 -105.000 -100.000
A1
A2
A3
-140.000 -135.000 -130.000 -125.000 -120.000 -115.000 -110.000 -105.000 -100.000
B1 B2 B3
圖4.25 陶瓷圓角S/N回應圖
-140.000 -135.000 -130.000 -125.000 -120.000 -115.000 -110.000 -105.000 -100.000
圖4.26 陶瓷沖頭長度S/N回應圖
-140.000 -135.000 -130.000 -125.000 -120.000 -115.000 -110.000 -105.000 -100.000
C1 C2
C3
D1 D2
D3
4.2.3 最佳化設計
本實驗依田口實驗方法所得到之最佳化參數，僅是在本次實驗中所設定的三 水準之中找出彼此間相對性最佳之水準，如表4.10 得知沖頭寬度貢獻度最大，由 S/N 曲線可得知陶瓷沖頭其最佳化組合如表 4.11 與表 4.12，為沖頭寬度(A2) 0.50mm，沖頭高度(B2) 10mm，沖頭圓角(C3) 50mm，沖頭長度(D1) 10.45mm，其 預估壽命為 2,166,300 衝次與目標值二百萬衝次，壽命提升 8.3%。
表4.10 陶瓷沖頭各因子的貢獻度
表4.11 陶瓷沖頭模擬預測結果
預測最佳化參數 A 2 B 2 C 3 D 1
雜訊比 S/N -108.111 -122.343 -121.754 -121.986 預測值
預測 Life
-104.418
2166300
因 子 貢 獻 度
沖 頭 寬 度 97.3982
沖 頭 高 度 0.5780
沖 頭 圓 角 0.9696
沖 頭 長 度 1.0542
表 4.12 陶瓷沖頭最佳化組合
50 50mm mm 37.5
37.5mm mm 25
25mm mm
C(沖頭圓角)
L
Levelevel
l
lL
Levelevel2
2 LevelL
evel33
A(沖頭寬度)
0.4mm 0.5mm 0.6mm
B(沖頭高度)
12mm 10mm 8mm
D(沖頭長度)
10.45mm 10.45 mm 10.55mm 10.55 mm 10.65 10.65mm mm 50 50mm mm 37.5
37.5mm mm 25
25mm mm
C(沖頭圓角)
L
Levelevel
l
lL
Levelevel2
2 LevelL
evel33
A(沖頭寬度)
0.4mm 0.5mm 0.6mm
B(沖頭高度)
12mm 10mm 8mm
D(沖頭長度)
10.45mm 10.45 mm 10.55mm 10.55 mm 10.65 10.65mm mm
因子
4.3 實驗驗證
依本研究所設計的沖頭最佳化幾何外形，藉由放捲轉盤、整平機、沖壓機、收 捲機、沖壓模具等生產設備，來驗證其最佳化所設計的沖頭壽命是否與實際吻合。
4.3.1 實驗設備
IC 導線架不可能單一工程就沖切完成，需藉著多次工程逐漸沖壓成形，所以 無法以人工送料方式生產，其沖壓速度很快約為 250~500RPM，在此高的速度下一 定需藉著自動化設備來生產，其生產設備有放捲轉盤、整平機、沖壓機、收捲機、
沖壓模具等。
實驗設備如圖 4.27 所示：
圖4.27 IC連續沖模設備
69
1. 沖壓機
沖壓機(如圖 4.28 所示)沖床作業之前，除了應了解加工製品的種類、型狀、材質、
材料厚度、精度等，也必須慎選冲床的沖床的能力、冲床的滑塊行程、合模高度、
冲程數、冲程可調整距離、滑塊、床台面積、冲床精度等；其規格如下：
公稱壓力： 80 噸 沖程數：100~650 RPM 冲床行程：25mm
床台面積：1500mm x 800mm 合模高度：最大 300mm 冲程可調整距離：80mm
圖4.28 沖壓機
2. IC 沖壓模具
IC 導線架沖壓模具沖壓模具可分為上、下模，上模可分為上模座、沖頭固定板、
沖頭(Punch)、脫料板(Stripper)等(如圖 4.29 與 4.30 所示)，下模可分為下模座、
下模板、下模塊(Die)等(如圖 4.31 所示)，其沖頭材質為碳化鎢或陶瓷、脫料板 材質為碳化鎢、下磨材質為碳化鎢，沖頭與脫料板間隙為 0.002mm，沖頭與下模間 隙為 0.010mm。
IC 導線架沖壓模最主要是利用剪切的原理，把薄片材料沖切成所需要的形狀，此 次被沖切材為 0.38mm 厚度的銅材 (Cu-Zr Alloy)。
。
圖4.29 上模座結構圖
71
圖4.30 沖頭結構圖
圖4.31 下模座結構圖
4.3.2 碳化鎢沖頭實驗結果
應用前面所設計的最佳化碳化鎢沖頭其幾何外形為沖頭寬度 0.4mm，高度 12mm，圓角 25mm，長度 10.45mm，在設定的加工條件下，進行實驗驗證，當其進 行一百萬衝次實驗時共沖壓 1,021,005 衝次時，隨即對 IC 導線架的品質與沖頭刃 口耗做檢測，其結果如下：
檢測其毛邊的變化，從圖 4.32 碳化鎢沖頭經過 1,021,005 衝次後，其毛邊尺寸為 0.038mm，如圖 4.33 碳化鎢沖頭刃口的磨耗量 0.028mm。
圖 4.32 碳化鎢沖頭 1,021,005 衝次後導線架 毛邊為 0.038mm
毛邊
圖 4.33 碳化鎢沖頭 1,021,005 衝次沖頭 刃口磨耗量 0.028mm
刃口磨耗長度
4.3.3 陶瓷沖頭實驗結果
應用前面所設計的最佳化陶瓷沖頭其幾何外形為沖頭寬度 0.5mm，高度 10mm，
圓角 50mm，長度 10.45mm，在設定的加工條件下，進行實驗驗證，當其進行一百 萬衝次實驗時共沖壓 2,169,450 衝次時，隨即對 IC 導線架的品質與沖頭刃口耗做 檢測，其結果如下：
檢測其毛邊的變化，從圖 4.34 陶瓷沖頭經過 2,167,450 衝次後其毛邊尺寸為 0.031mm，如圖 4.35 陶瓷沖頭刃口 2,169,450 衝次後磨耗量 0.021mm。
圖 4.34 陶瓷沖頭 2,169,450 衝次後導線架 毛邊為 0.031mm
毛邊
圖 4.35 陶瓷沖頭 2,169,450 衝次後沖頭 刃口磨耗量 0.021mm
4.3.4 實驗結果與比較
碳化鎢沖頭與陶瓷沖頭最佳化條件下，進行實驗驗證比較，結果如下，
1.碳化鎢沖頭一般業界經驗壽命值為 1,000,000 衝次，經過最佳化後預測值為 1,019,000 衝次，實際驗證值為 1,021,005 衝次，如表 4.13 所示，與業界經驗 壽命 1,000,000 衝次增加壽命 21,005 衝次，既壽命增加 2.1%，預測值與實際值 誤差為 0.2%，此誤差值為在許可的範圍 0.5%以內。
2.陶 瓷 沖 頭 經 過 最 佳 化 後 的 陶 瓷 沖 頭 預 測 值 為 2,166,300 ， 實 際 驗 證 值 為 2,169,450，如表 4.13 所示，與碳化鎢沖頭比較增加壽命 1,148,445 衝次，為 碳化鎢沖頭壽命的 2.12 倍，其預測值與實際值誤差為 0.15%，此誤差值為在許 可的範圍 0.5%以內。
3.比較碳化鎢沖頭與陶瓷沖頭 IC 導線架沖壓品質，如表 4.14 所示，碳化鎢沖頭 的毛邊為 0.038mm，陶瓷沖頭的毛邊為 0.031mm。
刃口磨耗長度
4.比較碳化鎢沖頭與陶瓷沖頭的刃口磨耗量，如表 4.14 所示，碳化鎢沖頭的刃口 磨耗量為 0.028mm，陶瓷沖頭的刃口磨耗量為 0.021mm。
表 4.13 最佳化衝次與驗證衝次比較表
表 4.14 衝次與毛邊長度、刃口磨耗量比較表
最佳化衝次數 (次) 驗證衝次數 (次) 毛邊長度 (mm) 刃口磨耗量 (mm)
碳化鎢沖頭 1019000 1021005 0.038 0.028
陶瓷沖頭 2166300 2167450 0.031 0.021
碳化鎢沖頭與陶瓷沖頭差異 1147300 1146445 0.007 0.007
碳化鎢沖頭與陶瓷沖頭比較 1 : 2.13 1 : 2.12 1 : 0.82 1 : 0.75
最佳化衝次數 (次) 驗證衝次數 (次) 壽命提升 (%)
碳化鎢沖頭 1019000 1021005 0.20
陶瓷沖頭 2166300 2169450 0.15
第五章 結論與建議
5.1 結論
本研究主要選用 L9(34)的實驗計畫表以沖頭的寬度、高度、圓角、長度做為模 擬參數，利用 ANSYS 有限元素分析軟體對陶瓷沖頭與碳化鎢沖頭做壽命分析，並 應用田口實驗法對各種模擬數據做最佳化的分析，而由回應表及回應圖找出最佳 壽命的沖頭設計，並經由沖壓實驗來做最終的品質確認，其結論如以下，
1. 由模擬結果得知影響沖頭壽命各因子中，以沖頭的寬度貢獻度最大、影響也最 大，而沖頭長度次之，碳化鎢沖頭其最佳化組合為 A
1
B1
C1
D1
，為沖頭寬度 0.40mm，沖頭高度 12mm，沖頭圓角 25mm，沖頭長度 10.45mm，其最佳化壽命 為 1,019,000 衝次，實際驗證值 1,021,005 衝次，提升壽命 0.20%；陶瓷沖頭 其最佳化組合為為 A2
B2
C3
D1
，沖頭寬度 0.50mm，沖頭高度 10mm，沖頭圓角 50mm，沖頭長度 10.45mm，其最佳化壽命為 2,166,300 衝次，實際驗證值 2,169,450 衝次，提升壽命 0.15%，經實驗驗証沖頭壽命可超過目標值的壽命。2. 本研究以 IC 導線架沖壓製程的成本效益來做評估，雖然陶瓷沖頭的成本約為 碳化鎢的 1.5 倍，但由本實驗證實陶瓷沖頭的壽命至少兩倍於碳化鎢沖頭，如 表 4.15 所示，S 公司對於此類產品碳化鎢沖頭一季的消耗量約為 250 支，一支 碳化鎢沖頭材料成本為 930 元，所以全部成本為 232,500 元，如以實際實驗值 壽命 2.12 倍為計算標準，換算為陶瓷沖頭消耗量為 118 支，一支陶瓷沖頭材 料成本為 1395 元，所以全部成本為 164,610 元，所以單以成本而言一季約可 節省成本為 67,890 元，陶瓷沖頭降低沖頭的消耗量進而達到降低成本的目的。