擺2個六邊形用幾根小棒
特約作者：陳奇
摘要：
1。 對六邊形壓接刀模進行設計和引數定義；
2。 使用EXCEL 快速進行演算和確定引數是否合理；
關鍵詞：
六多邊形壓接刀模設計，EXCEL；
一
背景&前提
前面有文對正六邊形壓接的壓接引數做了詳細定義，其一般使用在以下情況：
1。 一體式免換模的正六邊壓接機，如圖 1；
圖 1：一體式免換模正六邊壓接機
2。 大噸位的端子機再單獨配上的免換模具而形成的組合式免換模正六邊壓接機；如圖 2；
圖 2：組合式免換模正六邊壓接機
免換模有以下好處：
A。 一個模具就可以適合多種不同規格的範圍內的端子壓接；比如 10~120 平方的模具，那麼在這個範圍內的端子都可以壓接；
B。 同時也可以針對規格內的任意款端子，進行輕微調整，以滿足壓接需求（截面積，壓縮比等），比如這這對於同規格而不同款式的端子，尤其有幫助。比如兩款均為壓接 70 平方的端子，可能其端子的引數或者截面不同，就需要壓接出不同的效果來，因此只需要在標準引數基礎上進行微調就能滿足需求；
也因為如此，模具設計為純直邊，不需要帶任何額外凸點式結構。其效果如下圖所示；
圖 3：免換模壓接效果圖
但
“成也蕭何，敗也蕭何”
：如圖 2 所示，模具結構為 360 度全封閉式，壓接頭只能透過壓接孔的位置伸入其中進行壓接。因此也隨之產生了以下缺點：因為刀片活動行程很小，因此壓接孔最大尺寸不大，對於某些聯結器（如圖 4 的彎頭或者聯結器/端子尺寸偏大），就不方便操作，甚至接頭都無法伸入刀模中操作；
圖 4：彎頭聯結器
在這樣的情況下，目前市面上出現了兩種解決方案：
1。 開合式免換模：可以從側面開口，避開接頭尺寸的限制，只要入口尺寸大於壓接部位，就能放入其中進行壓接；或者上下合模結構，開出足夠大的空間，讓接頭能穿過；
圖 5：開合式免換模
2。 單粒式壓接模：根據每種不同型號的端子，單獨開對應的壓接模；如圖 6 所示：
圖 6：單粒式壓接模
幾種模具的各自優劣：
表 1：模具優劣對比
由上可知，免換模具的刀片為活動式的，其壓接出來後的尺寸也可以任意調整，因此不存在刀模設計的難題。反之單例模的尺寸固定，因此必須確定和定義好刀片尺寸才能防止刀模作廢；
雖然單粒模和免換模外形非常類似，都是六邊形，但是其壓接原理完全不同：免換模的壓接刀片實際上是六塊，每一塊都代表著壓接截面的一個邊。其步進都是來自於端子的同一衝頭，因此其對應的步進時間和進給距離保持一致。因此在壓接的過程中六個邊都是沿著中心同步徑向收縮時，幾個邊同時受壓並形成正六邊形，壓縮過程中時正六邊形是呈等比縮放的。如圖 7：
圖 7：免換壓接模壓接示意
單粒模：
分為上下模。因此上下合模壓接過程如下圖 8 所示：
圖 8：單粒壓接模壓接示意
1。端子放置在下模壓接槽中，上模下落開始合模；
2。當上模接觸到端子外徑時，端子開始變形；
3。上模繼續下落，端子由圓變扁，並且開始向四周縫隙進行滲透填充，當端子與模具之間再無間隙可滲透時，銅絲與端子開始收縮變形，並擠壓相互之間的間隙，直至模具完全合併；
因此，單粒模不能設計為正六邊形的原因在於其壓接原理過程的差別：
在上部NO。2 步驟時，端子會向四周滲透，首當其衝的就是朝向阻力最小的地方擴散，此時的上下合模線就是擴散的最佳之處。因此，如果此處的間隙越小，此時距離完全合模時的導體釋放面積就越大，因而就會在此處更容易產生飛邊。當然如果減少壓縮比，飛邊也會降低，但是壓接效果就會大幅度降低；
因此要減少飛邊，一般是依照正六邊形引數作為對照：壓接高度降低，而增加壓接寬度的結構設計；
這就是單粒模截面不能作為再設計成為一個正六邊形的原因。這和螺旋壓接的正六邊模是完全不一樣：免換模具刀片是同步擠壓，擠壓過程中的端子形變只會朝向六個角和前後兩個面，根本就沒有合模線空間的產生，也就不會有飛邊產生的條件。
單粒模由於其本身尺寸固定的原因，顯示中的某些條件不能完全考慮其中，為了防止輕微的壓縮比不足或者增加端子保持力（特別是某些端子和線纜不匹配的情況下），
因此模具上會增加凸臺結構。常見的凸臺一般時半圓或者梯形結構。
圖 9：單粒壓接模截面示意圖
瞭解以上的資訊後，就知道如何設計單粒六邊壓接模具了：
二
設計流程
2.1 端子和線纜的資訊收集：
2。1。1 根據端子圖紙或者實物，確定端子（內徑 Di/外徑 Do 與壁厚 Tc），並計算出端子實際截面積 S（ter）；
表 2：端子引數確定
如表 2：端子 OD=16。5，ID=12。5，因此端子的截面積為 91。06；
備註：在某些實際測量場合下，端子可能會發生變形從而導致 OD 或者 ID 資料不準確，因此必須採用同點法抽取資料：即在任意一點外觀良好的情況下測量其尺寸 OD 或者 ID 時，必須同時在該點去測試壁厚 Tc 或對應的 ID/OD；防止不同之處抽測的 OD 與 ID，兩者相差甚遠而導致最終計算的端子截面積資料有誤；
2。1。2 根據線纜的圖紙或相關資料，確定線纜中的單根銅絲外徑 dc1 和數量 n1，並計算出線纜的實際截面積 Swc1；
表 3：線纜引數確定
如表 3：銅絲 OD=0。2，數量 2257 根，因此線纜的實際導體截面積為 70。87，是滿足 70 平方線纜的規格；備註：在某些情況下，一顆端子可能會壓幾根不同規格的線纜，因此，在計算時，是需要把所有要壓接
在其中的線纜的實際截面積按照上述方式全部計算出來，再求和；
2。1。3 完成後，將端子和線纜導體的總資料相加，即到未壓接前的導體截面積 S（c+t）：
S（c+t）=S（ter）+Swc1=91。06+70。87=161。93；
2.2 演算和模擬：
2。2。1 建模思路；
根據平行四邊形的理論，只要 BC 與 AD 的長度及垂直距離 BB’不變，那麼□ABCD 的面積就保持不變。所以為了方便計算，可以將其定義為直角梯形或者等腰梯形（更貼合實際情況）；
2。2。1。1 初步定義六邊形連續三個邊（L（AB），L（BC），L（CD），L（AD））的長度以及三邊的跨度（即使壓接寬度），且 BC∥AD，如圖 9 所示；
圖 9：等腰梯形幾何關係圖
2。2。1。2繪製輔助線AA1⊥DO1，BB’⊥AD，CC’⊥AD 和 CA’∥AB；
2。2。1。3 所以在△CDA’中，L（CA’）=a，L（CD）=b，L（DA’）=c，根據餘弦定理，就可以求出角度∠CDA；
2。2。1。4 再根據勾股定理，可求出 L（CC’）；
2。2。1。5 根據前面的相互的邏輯關係，可求出每段尺寸的距離以及梯形□ABCD 的面積，以及整個六邊形的面積 S（總）；
2。2。1。6 考慮壓接凸點的形狀，尺寸與數量：並求出凸點的總面積S（凸）：
表 4：凸臺截面積
2。2。1。7 確定最終的壓接刀模的實際截面積S（總）‘=S（總）-S（凸）；
2。2。1。8 根據壓縮比的η（總壓）’=S（總）‘/S（c+t），確定壓縮率η（總壓）’；
以上所有資訊彙總如表 5 所示：
表 5：截面積壓縮後（資料調整前）
圖 10：六邊形高度測量
備註：按照表 5 所示，壓接總高 H1 和側邊壓高 L（AA1）就是分別對應圖 10 中的 CH1 與 CH2（=CH3）；並且CH2 必須理論相等 CH3，否則刀片的上下底邊不平行，上下邊的受力就不是處於均衡狀態，在壓接時的壓力變形就會和前面的理論過程不同，而且壓接出來的外觀也會難看。
2。2。1。9 但是壓縮率（比）必須要保持在 80%。表 5 中η（總壓）‘=69。22%遠離於理想標準 80%，因此調整 2。2。1。1 中的四個引數（L1，L2，L3 和 W1）即可。當然以上的引數中，如果沒有凸點且 a=b=c，且L（AD）=2a，此時就變成了標準的正六邊形了。調整之後的資料如表 6：
表 6：截面積壓縮後（資料調整後）
此時，我們也可以同時知道了壓接高度：CW 和寬度 CH 的標準：CW=W1=14。2， CH=12。29mm；當然為了簡單方便，也可以將其進行偏差取整 12。3 也是可以的；
現實中，有些生產廠家或者現場人員為了測試方便，不是直接確認 2。2。1。1 中的幾個引數，而是直接測試三條對邊的壓接高度。因此，壓接高度就如表5 所示中的NO。15 和NO。16 兩個引數：H1 與L（AA1）；
2。2。1。10 尾聲：刀片厚度，根據表 2 中的 NO。9 項資料 L（壓），按照公式 1 進行計算；
CL=（0。75~0。80）*L（壓）————-公式 1
完成後的資料彙總如表 7 所示：
表 7：壓接引數表
注意事項：
1。 因為表面張力的原因，端子在壓接時其對應的六個角落處是不可能形成方方正正的尖角狀態與刀模完全貼合，而只會是圓弧形過渡；且角度越大，其空餘的間隙就越小，最後的壓縮率理論值也就越接近實際值， 如圖 11：
圖 11：端子與刀模貼合差異對比
2。 在結構設計（不管是產品結構還是模具結構）中筋結構，則筋與底邊的夾角與間隙不能太小，就是為了防止流體變形材料不能完全填充在其中；因此卡點與六邊形外圍之間的間隙以及任何處的夾角不能太小， 防止端子無法填充進去，而導致最後的實際壓接效果與理論效果差別甚遠；
3。
“條條道理通羅馬”
，只要能滿足壓縮比在要求範圍內，因此 4 個基本引數的取值不是唯一的；
4。 不同的材質在相同受力情況下，壓縮也是不同因此出來的壓縮比標準也是不一致的，80%的標準是針對線纜導體和端子材質非常接近和類似的前提下的，當這個前提發生了變化時，壓縮比的參考標準也是會變化的；
5。 因此，壓縮比的計算考量是協助確認截面積的壓接質量好壞的其中一個量化性的主要標準之一，但是不是唯一的。還必須要配合截面檢視進行確認。
四
總結
透過以上思路和方法，並輔助EXCEL 工具就能簡單地將刀模設計變得非常輕鬆且明瞭；
參考文獻：
［1］ 無；
