模具简介：分类、用途及工业生产中的重要作用

模具简介：

模具是工业生产上用于通过注塑、吹塑、挤出、压铸、锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法来获得所需产品的各种模子和工具。模具是用来成型物品的工具。这种工具由各种零件构成。不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

模具分类

按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。

金属模具包含铸造模具和锻造模具等。其中，铸造模具包括有色金属压铸和钢铁铸造。

非金属模具也分为：塑料模具和无机非金属模具。

模具根据其本身材料的差异，可分为以下几种：有砂型模具；有金属模具；有真空模具；还有石蜡模具等等。

塑料模具一般可分为以下几种：有注射成型模具；还有挤塑成型模具；另外还有气辅成型模具等等。

塑料模具

1.一般模具类别

（1）两板模具

它也被称作单一分型面模，在注塑模中属于最简单的一种。整个模具以分型面为界面被分成两部分，分别是动模和定模。其中一部分型腔在动模，另一部分型腔在定模。主流道位于定模；分流道开设在分型面上。开模之后，制品和流道会留在动模，并且动模部分设置有顶出系统。

（2）三板模或细水口模

模具被两个分型面分成三部分，相比两板的结构多了浇口板，这种结构适用于制品四周不允许有浇口痕迹的场合。因为这种模具采用点浇口，所以被称作细水口模，其模具结构相对要复杂一些。启动动力采用山打螺丝或者拉板。

2.按成型方法分类

（1）注射成型

先将塑料加入注射机的加热料筒内，接着塑料受热开始熔融。在注射机螺杆或柱塞的推动作用下，塑料经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔。进入型腔后，由于物理及化学作用，塑料逐渐硬化定型，最终成为注塑制品。注射成型包含注射、保压（冷却）和塑件脱模等过程，这些过程构成了一个循环周期，所以注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期较短，生产效率较高。熔料对模具的磨损较小，能够大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰且尺寸精度高的塑件。然而，对于壁厚变化大的塑件，难以避免出现成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之一，应采取一切可能的措施，尽量将其减小。

(2)压缩成型

压缩成型俗称压制成型，它是最早成型塑件的方法之一。将塑料直接加入到温度一定且敞开的模具型腔内，接着闭合模具，在热与压力的作用下，塑料会熔融并变成流动状态。由于物理和化学的作用，塑料会硬化，从而形成具有一定形状和尺寸的、在常温下保持不变的塑件。模具人杂志微信公众号总编称：压缩成型主要用于成型热固性塑料，像酚醛模塑粉、脲醛与三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP 树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等这些模塑料。同时，它还能够对不饱和聚酯料团（DMC）、片状模塑料（SMC）、预制整体模塑料（BMC）等进行成型加工。通常情况下，会依据压缩膜上、下模的配合结构，把压缩模划分成溢料式、不溢料式、半溢料式这三类。

(3)挤塑成型

使处于粘流状态的塑料在高温且一定压力的条件下，通过具有特定断面形状的口模，接着在较低温度下，定型成为所需截面形状的连续型材，这是一种成型方法。挤塑成型的生产过程包含准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断以及挤出品后处理（调质或热处理）。在挤塑成型期间，要注意把挤出机料筒各个加热段以及机头口模的温度调整好，还要把螺杆转数调整好，同时也要把牵引速度等工艺参数调整好，这样才能得到合格的挤塑型材。尤其要着重注意把聚合物熔体从机头口模中挤出的速率调整好。熔融料挤出速率较低时，挤出物表面光滑且断面形状均匀；熔融物料挤出速率达到某一限度后，挤出物表面会变粗糙且失去光泽，还会出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象；挤出速率进一步增大时，挤出物表面会出现畸变，甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。所以挤出速率的控制非常重要。

(4)压注成型

它也被称作铸压成型。首先将塑料原料加入预热后的加料室内，接着把压柱放入加料室并锁紧模具，之后通过压柱向塑料施加压力，在高温、高压的作用下塑料会熔化为流动状态，并且会通过浇注系统进入型腔，最后逐渐固化成塑件。这种成型方法，又被称为传递模塑成型。压注成型适用于各种低于固性的塑料，原则上那些能够进行压缩成型的塑料，也可以用压注法来成型。要求成型物料在固化温度以下时，熔融状态的流动性良好；在固化温度以上时，固化速率较大。

(5)中空成型

把挤出或注射制得的、处于塑化状态的管状或片状坯材固定在成型模具中，然后立刻通入压缩空气，使坯材膨胀并贴于模具型腔壁面，待冷却定型后脱模，这样就能得到所需的中空制品，这是一种加工方法。适合中空成型的塑料有高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。中空成型依据型坯成型方法的差异，主要分成挤出吹塑中空成型以及注射吹塑中空成型这两种。挤出吹塑中空成型具有挤出机和挤出吹塑模结构较为简单的优点，然而其缺点是型坯的壁厚不一致，容易致使塑料制品的壁厚不均匀。右图为挤出吹塑中空成型原理的示意图。注射吹塑中空成型的优点在于型坯的壁厚均匀且无飞边。因为注射型坯有底面，所以中空制品的底部不会出现拼和缝，这样既美观又强度高。其缺点是成型设备和模具价格较为昂贵。正因如此，这种成型方法大多用于小型中空制品的大批量生产中，在使用范围上不如挤出吹塑中空成型方法广泛。

3.按其它分类

(1)热流道模

适合热流道模塑料的特点如下：其五，塑料的熔融温度范围比较宽泛，在低温时，流动性良好，而在高温时，又具有较好的热稳定性。可用热流道的塑料包含 PE、ABS、POM、PC、HIPS、PS。我们现今常用的热流道有以下两种：一是加热流道模；二是绝热流道模。

(2)硬模

内模件所使用的钢板，在买回来之后需要进行热处理，像淬火渗碳这类处理，只有这样才能满足使用的要求。满足这种热处理要求的注塑模被称为硬模，例如内模件会采用 H13 铜、420 铜、S7 铜。

(3)软模（44HRC 以下）

内模件所使用的钢材，在买回来之后无需进行热处理，就能够满足使用的需求，这样的注塑被称作软模。例如内模件会采用 P20 铜、王牌、420 铜、NAK80、铝以及铂铜等材料。

金属模具

模具按照加工金属的加工工艺来进行分类，其中常用的有：一类是冲压模，这里面包含冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等；另一类是锻模，包括模锻用锻模和镦锻模等；还有挤压模和压铸模。而用于加工非金属和粉末冶金的模具则是按照加工对象来命名和分类的，有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。

1.冲压模

有用于板料冲压成形和分离的模具。其中，成形用的模具具备型腔，分离用的模具带有刃口。最为常用的冲压模仅拥有一个工位，能够完成一道生产工序。这类模具的应用十分普遍，其结构较为简单，制造起来也比较容易，然而生产效率却较低。为了提升生产率，可以把多道冲压工序，像落料、拉深、冲孔、切边等安排在一个模具上，让坯料在一个工位上完成多道冲压工序，这样的模具被称作复合模。模具人杂志微信公众号称：还有把落料、弯曲、拉深、冲孔以及切边等多种工序安排在一个模具的不同工位上。

2.锻模

用于热态金属模锻成形的模具。在模锻过程中，坯料通常要经过多次变形才能制成锻件，所以需要在一个模块上刻出几个型腔。金属会依次被送至各个型腔，然后在型腔内进行塑性流动，最终充满型腔从而制成锻件。在模锻成形里，坯料很难与终锻时型腔的体积完全相等，为了防止出现废品，坯料会选用稍大一些的。为此，在终锻模的上模与下模分界面的型腔四周设置了飞边槽。飞边槽的作用是存贮多余的金属。成形之后，需要将飞边切去。型腔中应尽量降低尖角和深槽的出现频率。这样做有利于金属的塑性流动和充填。同时，也能减少模具的磨损和开裂情况，进而提高模具的寿命。

3.挤压模

用于将金属挤压成特定形状的模具。正挤压模具备一个固定不动的凹模，还有放置坯料的挤压筒以及对坯料施加压力的冲头。当挤压空心件时，冲头前端带有芯棒。反挤压模的挤压筒充当凹模，而冲头则变为凸模。金属只有在非常大的压强作用下，才能从凹模中挤出并成形，在冷态下所需的压强能够高达 2000 千牛／毫米（200 千克／毫米）以上。为此，挤压筒需要有很高的强度，常采用多层预应力组合结构。反挤压的凹模也需要有很高的强度，同样常采用多层预应力组合结构。冲头的工作长度宜短，避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。凸模的工作长度宜短，避免在高的压应力下发生不稳和弯曲。

4.压铸模

模具安装在压铸机上，液态金属在高压作用下被注入型腔，并且保压到金属凝固和成形。此模具主要用于铝、锌、铜件的压铸，同时也可用于钢件的压铸。压铸模的结构和塑料注射模较为类似。它由动模和定模共同构成型腔，通过型芯来形成铸件的孔腔。当金属在型腔内冷却、凝固后，将型芯抽出，然后分开模具，最后由顶杆将铸件推出。压铸件通常壁薄且中空，存在众多的台和筋，其形状结构较为复杂，对尺寸的要求较为精确，表面较为光洁，金属是在熔融的高温状态下成形的。所以压铸模需要用耐高温的材料来制造。

5.粉末冶金模

用于将固体金属粉末压制成形的模具。先将金属粉末定量倒入下模，接着上模下压并闭合，从而完成成形，之后用顶料装置把预制坯顶出。把预制坯送入烧结炉内进行烧结，这样就制成了粉末冶金零件。通常情况下，粉末冶金件的空隙较大，约占总体积的 15％，成形压力不大，模具结构较为简单，对精度和表面粗糙度的要求也一般，因此对模具没有特殊要求。为了降低空隙，提升密度与强度，对经过烧结的坯件，再次实施热锻操作，这通常被称作粉末锻造。并且，所使用的模具与模锻模的情况较为相似。

模具设计

根据国家职业定义，模具设计是这样的工作：从事企业模具的数字化设计，这里的模具包含型腔模和冷冲模。在传统模具设计的基础上，全面运用数字化设计工具，以此来提升模具设计的质量，并且缩短模具设计的周期，从事这项工作的人员就是模具设计师。

一.概述

冲压模具按照构造可以分成单工程模、复合模、连续模这三大类。其中，前两类模具在生产过程中需要较多的人力，这种情况不符合经济效益；而连续模则能够进行大量生产，效率较高。同样地，设计一套高速精密的连续冲模，需要针对你所生产的产品进行设计，这些产品包含所有通过冲压加工出来的产品，比如富士康集团主要生产的端子、电脑机壳以及连接器上用的小五金，还有目前的手机零件等等。设计连续冲模时要注意以下几点：各模组之间要有合适的间距；零件的加工精度要符合要求；组立精度要精准；配合精度要恰当；还要避免干涉问题。这样才能达到连续模自动化大量生产的目的。

二.单元化设计之概念

冲压模具的整体构造可以分为两个主要部分：其一为共通部分；其二为依制品而变动的部分。共通部分能够进行标准化或者规格化处理，而依制品而变动的部分则难以进行规格化。

三.模板之构成及规格

1. 模板之构成

冲压模具的构成依模具种类及构成的不同而有所差异，主要有顺配置型构造与逆配置型构造这两大类。其中，顺配置型构造是最常被使用的构造。而逆配置型构造主要用于引伸成形模具，或者是配合特殊模具使用。

从事的主要工作包括：

数字化制图，就是把三维的产品以及模具模型转化成在常规加工里会用到的二维工程图。

模具进行数字化设计，即依据产品模型以及设计意图，来构建相关的模具三维实体模型。

模具进行数字化分析仿真：依据产品成形的工艺条件，对模具零件展开结构分析，进行热分析，实施疲劳分析，同时开展模具的运动分析。

（4） 产品成形过程模拟——注塑成形、冲压成形；

（5） 定制适合本公司模具设计标准件及标准设计过程；

（6） 模具生产管理。

2. 模具之规格

(1).模具尺寸与锁紧螺丝

模板的尺寸要大于工作区域，并且要选择标准模板尺寸。模板锁紧螺丝的位置配置与模具种类以及模板尺寸相关。单工程模具最常把锁紧螺丝配置在四个边角处，这种最标准的形式在工作区域可以广泛使用。长形的模具以及连续模具最常把锁紧螺丝配置在四个边角和中间位置。

(2).模板之厚度

模板的厚度选择与模具的构造、冲压加工的种类、冲压加工的加工力、冲压加工的精度等存在绝对关系。通过理论计算来决定模具的厚度是困难的，通常是由经验来求得。设计和使用的模板厚度种类应尽量减少，配合模具高度及夹紧高度进行标准化，以便于采购和库存管理。

四. 模板之设计

连续模具的主要模板包含冲头固定板、压料板、母模板等。其构造设计会根据冲压制品的精度、生产数量、模具的加工设备与加工方法、模具的维护保养方式等因素，呈现出以下三种形式：一是整块式；二是轭式；三是镶入式。

1. 整块式

整块式模板也被称作一体构造型。它的加工形状必须是封闭的。整块式模板主要用于简单结构或精度不高的模具。其加工方式主要是切削加工（无需热处理）。采用热处理的模板必须再进行线切割加工或放电加工以及研磨加工。在模板尺寸较长（连续模具）的场合，会采用两块或多块一体型并用来使用。

2. 轭式

中央部被加工成凹沟状，用于组装块状品。其构造根据应用要求，凹沟部可以由其他模板构成。这种轭式模板构造具有以下优点：沟部加工较为容易，沟部的宽度可以进行调整，加工精度良好等。然而，它的缺点是刚性较低。

轭式模板之设计注意事项如下：

轭板构部和块状部品进行嵌合时，采用中间配合或者轻配合的方式。如果采用强压配合，就会使轭板发生变化。

轭板具备保持块状部品的功能。为了承受块状部品的侧压和/or 面压，轭板必须有足够的刚性。同时，为了让轭板沟部与块状部品能够紧密组合，轭板沟部的角隅要进行逃隙加工。如果轭板沟部的角隅不能进行逃隙加工，那么块状部品就需要进行逃隙加工。

块状部品进行分割时，要同时考虑其内部的形状，并且要明确基准面。为了在冲压加工时不出现变形的情况，还需要注意各个块状部品的形状。

轭板组入许多件块状部品时，因为各块状部品在加工过程中会产生累积误差，所以节距会发生变动。为了解决这个问题，中间块状部品被设计成可调整的方式。

块状部品采用并排组合的模具构造，在冲切加工时，块状部品会承受侧压，从而导致各块状部品之间产生间隙，或者使块状部品出现倾斜。此现象是冲压尺寸不良、冲屑阻塞等冲压不良的重要原因，所以必须有充分的对策。

轭板内的块状部品固定方法，根据其大小和形状有以下五种：第一种是用锁紧螺丝来固定；第二种是用键进行固定；第三种是用揳形键来固定；第四种是用肩部来固定；第五种是用上压件（比如导料板）压紧进行固定。

3. 镶入式

模板加工圆形或方形的凹部，把块状部品镶合嵌入到模板中，这样的模板叫做镶入式构造。这种构造加工累积公差少且刚性高，分解及组立时精度再现性良好。因为具有容易机械加工、加工精度由工作机械决定、最后调整的工程少等优点，所以镶入式模板构造已成为精密冲压模具的主流，不过它的缺点是需要高精度的孔穴加工机。

连续冲压模具采用此模板构造时，为了让模板满足高刚性的要求，所以设计了空站。镶入式模板构造的注意事项如下：

嵌入孔穴的加工：模板的嵌入孔穴加工会用到立式铣床（或治具铣床）、综合加工机、治具镗床、治具磨床、线割放电加工机等。在进行嵌入孔穴的加工基准时，如果使用线割放电加工机，为了提升加工精度，会进行二次或更多次的线割加工。

嵌入件固定方法的决定因素包括不改变其加工精度、便于组立与分解、具备调整的可能性等。嵌入件的固定方法有以下四种：A 是用螺丝进行固定；B 是通过肩部来固定；C 是利用趾块进行固定；D 是其上部由板件压紧。母模板的嵌入件固定方法中，有采用压入配合的情况。在这种情况下，要避免因加工热膨胀而导致出现松弛的结果。当使用圆形模套嵌入件来加工不规则孔穴时，应该设计回转防止的方法。

嵌入件及其孔穴的加工精度要求高，这样才能进行组立作业。嵌入件组立及分解时需要考虑到这一点。5. 为防止组立方向的失误，应设计防呆倒角加工。

五. 单元化之设计

1. 模具对准单元

模具对准单元也被称作模具刃件的对合引导装置。为了切实地保持上模与下模的对准，并且缩短准备时间，根据制品的精度以及生产数量等条件的要求，模具对准单元主要包含以下五种：

无导引型的情况是：在将模具安装到冲床上时，直接进行刃件的对合作业，并且不使用引导装置。

外导引型是最标准的构造。导引装置被装设在上模座及下模座上，并且不通过各模板。这种装置一般被称为模座型。

外导引与内导引并用的一种类型：这种装置是连续模具经常使用的构造。在冲头固定板和压料板之间安装了内导引装置。冲头与母模的对合通过固定销以及外导引装置来实现。内导引装置的另一个作用是防止压料板倾斜，并且能保护细小的冲头。

外导引与内导引并用型（二）：这种装置被用于高精密度高速连续模具。内导引装置贯穿冲头固定板、压料板以及母模固定板等。内导引装置本身具有模具刃件对合的作用，还能保护细小冲头。外导引装置的主要作用在于，在模具分解以及安装到冲床时，能够达到滑顺的目的。

内导引型构造不使用外导引装置。内导引装置贯穿冲头固定板、压料板以及母模固定板等。通过这种方式，能够正确保持各块板之间的位置关系，从而起到保护冲头的作用。

2. 导注及导套单元

模具的导引方式及配件包含导注和导套单元，其种类有两种。一种是外导引型（模座型或称主导引），另一种是内导引型（或称辅助引）。另外，根据精密模具的要求，外导引与内导引并用型的需求性较高。

外导引型一般用于不要求高精密度的模具，大多与模座构成一个单元进行贩卖。其主要作用是在模具安装到冲床上时，实现刃件的对合。并且，它几乎没有在冲压加工中保持动态精度的效果。

内导引型：因为模具加工机有了进展，所以最近迅速普及开来。它的主要作用，一方面是在模具安装到冲床上时，能够使刃件对合；另一方面，在冲压加工过程中，还能起到保持动态精度的效果。

一副模具会同时运用外导引装置和内导引装置；外导引与内导引在一副模具中同时被使用；一副模具既使用外导引又使用内导引装置。

3. 冲头与母模单元 (圆形)

冲头单元：圆形冲头单元根据其形状，有肩部型和/or 平直型，还有长度方面的差异，以及在维修便利性上的不同。使用冲头单元时，宜与压料板导套单元进行配合。

母模单元方面：圆形母模单元也叫做母模导套单元，它有整块式和分开式这两种形式。根据生产数量、使用寿命以及制品或冲屑的处理性等情况，母模单元的组合系列包含：一是使用模板直接加工出母模形状；二是具有二段斜角的逃隙部；三是是否要使用背板；四是不规则母模形状必须有回转防止设计。

4. 压料螺栓与弹簧单元

三是冲头背板顶面。

压料弹簧单元方面：可动式压料板的压料弹簧单元大致可分为两类，一类是单独使用型，另一类是与压料螺栓并用型。

选择压料弹簧单元时最好考虑下列要点再决定之：

确保弹簧具有自由长度，并且要保证有必要的压缩量。对于压缩量大的弹簧，适宜将其放置在压料板的凹穴中。

初期是否有必要调整弹簧的压缩量（预压缩量）或荷重。

(C).考量模具组立或维护保养之容易性。

(D).考量与冲头或压料螺栓长度之关系。

(E).考量安全性 (防止弹簧断裂时之飞出)。

5. 导引销单元 (料条送料方向之定位)

导引销单元：其主要作用在于连续冲压加工过程中能够获取正确的送料节距。冲压模具所使用的导引单元存在两种形式，一种是间接型，也就是导引销单独进行使用；另一种是直接型，即导引销被安装在冲头的内部。

导引销的组装方式与冲孔冲头相同，它们都装设於冲头固定板。通过利用弹簧，将导引销受制於冲头固定板。

导引销另外安装在压料板上这种形式，因为需要导引销突出于压料板的量达到一定程度，并且要防止模具上升时容易带上被加工材料，所以压料板的刚性以及导引形式是有必要加以注意的。

导引销单元有直接型。这种直接型导引销单元装设于冲头内。它主要用于外形冲切（下料加工）或引伸工程的切边加工。其位置定位是利用制品的孔以及引伸部内径。

6. 导料单元

外形进行冲切（下料加工）或者连续冲压加工时，为了让被加工材料在宽度方向上得到导引，并且能够获得正确的送料节距，就会使用导料单元。

料条宽度方向的导引装置，其导引方式包括：一是固定板导引销型；二是可动导引销型；三是板隧道导引型（单块板）；四是板导引型（两块构成）；五是升料销导引型（有可动式、固定式以及两者并用的情况）。

起始停止之导引装置，其形式包含滑块式以及可动销式这两种。主要起到的作用是将材料放置在模具的最初起始位置并进行定位。

送料停止装置能够准确地确定送料节距，主要应用于人工送料的场合，其形式包含以下几种：一是固定式停止销；二是可动式停止销；三是边切停止方式；四是挂钩停止机构；五是自动停止机构。

侧推式导料机构在冲压加工时，会将材料向一方压紧。这样就能防止因料条宽度与导料件宽度存在差异而导致的材料蛇行现象。

其五为导料板，为分割形。

7. 升料与顶料单元

升料销单元的主要作用在于，在进行连续冲压加工时，能将料条升至母模上，这个位置高度被称为送料高度，以达到顺利送料的目的。其形式有以下两种：一是升料销型（圆形，纯粹用于升料），这是最普通的升料销单元；二是升料销型（圆形，设有导料销用孔），这种升料销设有导料销用孔，能够防止材料因承受导引销而变形，并且能使导引销确实发挥作用。(E)升料及导料销型（方形）。

顶料单元：在自动冲压加工过程中，一定要防止冲切制品或者冲屑跳动到母模表面上，这样就能避免模具受到损坏，也能避免不良冲压件的产生。

顶出单元的主要作用是在每次冲压加工时，把制品或废料从母模内顶出。顶出单元的装设场所分为两种：一是在逆配置型模具中，装设在上模部分；二是在顺配置型模具中，装设在下模部分。

8. 固定销单元

4. 当固定销置于上模部分时，应该设计防止其掉落的机构，以防止其落下。在采用一方压入配合一方滑动配合的情况下，滑动侧的固定销孔要比固定销稍微大一些。固定销的数量原则上为两只，并且应尽量选择相同的尺寸。

9.压料板单元

压料板单元的特别重要之处在于，压料面要与母模面保持正确的平行度，并且缓冲压力的要求需达到平衡。

10. 失误检出单元

在连续模具冲压加工过程中，模具需要设计失误检出单元，用来检出送料节距的变化量是否超过基准，从而停止冲床的运转。模具人杂志微信公众号的总编表示：失误检出单元安装在模具内部，根据其检出方法，有以下两种装设形式。一种是在上模内装设检出销的形式，当检出销偏离料条孔穴时，会与料条相接触并被检知。下模内部装设了检出销这种形式，当料条的一部分与检出销相接触的时候，就能够进行检知。

最近，接触方式的检出方法将会发生改变。同时，使用近接开关的事例呈现出增加的趋势。

装在下模的检出装置，在材料送料动作完成后，能够马上直接进行检出。这种方法已经受到了重视。

11. 废料切断单元

连续冲压加工时，料条（废料）会陆续从模具内离开。其处理方式有两种：一是利用卷料机进行卷取；二是利用模具的切断装置将其细化。而后者的方式又有两种：一是利用专用废料切断机（设置在冲压机械外部）；二是在连续模具的最后工程装设切断单元。

12. 高度停止块单元

高度停止块单元的主要作用是准确地确定上模的下死点位置，它有以下两种形式：其一，在冲压加工时经常会接触的方式；其二，在组装时才接触，而在冲压加工时不接触的方式。另外，在模具搬运和保管时，为了避免上模与下模接触，最好在上模和下模之间放置隔块。如果对精度要求不是必须很高，其使用标准可以采用螺丝调整型。

六. 主要模具元件之设计

1. 标准部品及规格

3. 若模具标准部品没有此尺寸，就采用最接近的规格然后进行加工。

2. 冲头之设计

(C) 刃部与柄部的连接部分，也就是中间部。

4. 柄部的形状。

切刃部的长度方面：对于阶段型冲头，在设计其切刃部长度时，应当考虑到加工过程中不会出现侧向弯曲的情况，并且与压料板运动部分之间的间隙应该是合适的。压料板和冲头切刃部之间的关系分为引导型和无引导型，这两种情况下切刃部直段的长度是不一样的。

切刃部的研磨方向有两种：一种是与轴部平行（上削加工），另一种是与轴部垂直（穿越加工）。为了提高冲头的耐磨耗性和耐烧著性，适宜采用与轴部平行的研磨方向。当切刃部形状是凸形状时，可以采用穿越加工；当切刃部形状是凹凸形状时，可以采用上削加工或者穿越加工并用的方式。

冲头的柄部大致有直段型和肩部型这两种。冲头柄部的固定方式的选用因素包含制品及模具的精度，冲头及冲头固定板的加工机械和加工方法，以及维护保养的方法等。

柄部的尺寸及精度情况如下：冲头柄部的尺寸及精度会依据冲头的固定方式而产生不同的要求。

冲头长度的调整方法如下：冲切冲头的长度会因为再研磨加工而变短。为了使冲头长度与弯曲、引伸等其他工程的冲头长度保持平衡，并且维持冲头的设计长度，有必要对冲头的长度进行调整。

配合冲压加工的冲头设计：要达到大量生产时冲压制品的品质安全且无不良品产生，模具方面需考虑以下事项。其一，冲头加工的研磨方向应保持同一性，其表面宜进行抛光处理。其二，为防止冲屑上浮，可在冲头内装设顶出销或加工空气孔。C.为了降低冲切力，对冲孔冲头进行斜角加工。并且，在大冲头附近的那些细小冲头，适宜制作得短一些，这样能减少它们受到的冲击。

冲头的形状设计和加工困难度有绝对关系。当冲头过分接近时，冲头固定板的加工就会变得困难。在这种情况下，宜对冲头进行分割处理（采用组合方式）。

3. 冲头固定板之设计

冲头固定板的厚度与模具以及荷重的大小存在关联性。通常情况下，冲头固定板的厚度为冲头长度的 30%至 40%。并且，冲头引导部的长度宜大于冲头直径的 1.5 倍。

4. 导引销 (冲头) 之设计

导引销（冲头）的引导部直径与材料导引孔存在间隙。其尺寸以及突出压料板的量是根据材料的厚度来设计的。导引销的先端形状大致分为两种，一种是炮弹形，另一种是圆锥形（推拔形）。

(1).炮弹形是最普通之形式，市面上亦有标准部品。

圆锥形具有一定角度，这种角度很适合用于小件的高速冲压。推拔角度的决定因素包括冲压行程、被加工件的材质、导引孔的大小以及加工速度等。当推拔角度较大时，比较容易修正被加工材料的位置，然而推拔部的长度会变长。推拔部与圆筒部的连接处应该是滑顺的。

5. 母模之设计

(1).冲切母模之设计

冲切母模形状设计需考量的要项包括：其一，模具寿命以及逃角的形状；其二，母模的剪角；其三，母模的分割。

模具寿命以及逃角的形状是非常重要的事项。如果设计不正确，就会导致冲头破损、冲屑堵塞或浮上、毛边发生等冲压加工不良现象。

母模在进行外形冲切时，为了降低冲切力，可采用剪角设计。剪角越大，冲切力降低得越多，但容易导致制品出现反曲和变形的情况。

母模需要进行成形研磨等精加工。因为母模是凹形状的，研磨工具不容易进入到里面，所以必须对母模进行分割。

(2).弯曲母模之设计

弯曲加工用母模的设计，要防止回弹及过度弯曲等现象发生。U 形弯曲加工用母模的部分形状是双 R 与直线部（斜度为 30 度）的组合，最好接近 R 形状。R 部形状经过成形研磨或 NC 放电加工后，应该进行抛光处理。

(3).引伸母模之设计

引伸母模角隅部的形状以及逃角的形状是极为重要的设计事宜。关于角隅部以及逃角的形状和特征如下：当引伸母模的 R 角值较大时，比较容易进行引伸加工，然而此时也会导致引伸产品的表面出现皱摺现象，并且引伸制品的侧壁厚度要比板厚更大。在引伸厚板件以及顶出困难的场合，母模的 R 值应取小，大概为板厚的 1 到 2 倍。通常情况下，上圆筒及方筒引伸母模的大多引伸部会被做成直段状。为了达到防止烧著发生、破坏润滑油油膜以及减少顶出力等目的，直段部的下方适宜设计有逃部（阶段形或推拔形）。尤其在引缩加工的场合，这个直段部有必要尽量减少。

6. 冲头之侧压对策

冲压加工时，冲头左右承受的荷重均等是最佳理想状态，也就是侧压为零。当冲头承受侧向压力时，会使上模与下模产生横方向的偏移，从而导致模具间隙部分变大或变小（间隙不均匀），并且无法获得良好精度的冲压加工。有关冲头之侧压对策包含以下方法：其一，改变加工方向；其二，对于单侧加工（如冲切、弯曲、引伸等）的制品，宜采用两排布列方式；其三，在冲头或母模上装设侧压挡块，并且切刃的侧面设有导引部，尤其在切断及分断加工时。

7. 压料板之设计

压料板的功能包括剥离附着在冲头上的材料以及导引细小冲头。由于功能不同，其设计内容存在很大差异。压料板的厚度以及选用基准依据制品设计有以下两种：一是可动式压料板；二是固定式压料板。

5. 要知晓固定式压料板的材料导引部与被加工材料宽度的关系。

8. 背压板之设计

冲压加工时，主要作用件（冲头、压料板、母模）的后方将承受面压。当冲压力高于面压力时，宜采用背压板（特别是冲头及母模模套的背面）。背压板的使用方式有局部使用和全面使用这两种形式。

模具设计软件

现代工业发展迅猛，大多借助电脑来进行设计与加工，其精度能确保在 0.002 到 0.01 这个范围左右。就当下的情形而言，从事模具设计工作有着极为广阔的天地。倘若能够利用电脑进行辅助设计，那么你的对手在无形中就会被你甩在身后。常用的模具设计软件包括 AUTOCAD、Pro/E、UG、SW、CImatron 等。

模具制造

模具设计制作的要求包括：其一，尺寸要精确，表面需光洁；其二，结构需合理，生产效率要高，并且易于实现自动化；其三，制造过程要容易，寿命要高，成本要低；其四，设计要符合工艺的需要，做到经济合理。

模具结构设计和参数选择要考虑多方面因素，包括刚性、导向性、卸料机构、定位方法以及间隙大小等。模具上的易损件需易于更换。对于塑料模和压铸模而言，还得考虑合理的浇注系统，以及熔融塑料或金属的流动状态，还有进入型腔的位置与方向。为提升生产率并减少流道浇注损失，可采用多型腔模具，这样在一个模具内就能同时完成多个相同或不同的制品。在大批量生产中应采用高效率、高精度、高寿命的模具。

冲压模应选用多工位级进模，也可采用硬质合金镶块级进模，这样能提升寿命。在小批量生产以及新产品试制阶段，应选用结构简单、制造快速且成本低廉的简易模具，像组合冲模、薄板冲模、聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌合金模、超塑性合金模等。模具已开始运用计算机辅助设计（CAD），也就是利用以计算机为核心的整套系统来对模具进行最优化的设计。这成为了模具设计的发展趋向。模具大师微信：mojuren

模具制造依据结构特点，可分为平面的冲裁模以及具有空间的型腔模。冲裁模通过凸模与凹模的尺寸精确配合来工作，其中有些冲裁模甚至是无间隙配合。像冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等其他锻模都属于型腔模，这类模具用于成形立体形状的工件。型腔模在长、宽、高这 3 个方向都有尺寸方面的要求，其形状较为复杂，制造起来较为困难。模具生产通常是单件生产或者小批生产。制造时要求非常严格，也要求十分精确。并且多会采用精密的加工设备以及测量装置。

平面冲裁模可先用电火花加工使其初步成形，接着用成形磨削、坐标磨削等方法来进一步提升精度。成形磨削时，可以使用光学投影曲线磨床，也可以使用带有缩仿、修打砂轮机构的平面磨床，还能在精密平面磨床上采用专用成形磨削工具进行磨削。坐标磨床能够用于模具的精密定位，以此来确保精密孔径和孔距。计算机数控 (CNC)连续轨迹坐标磨床可用于磨削任何曲线形状的凸模和凹模。型腔模通常采用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。把仿形铣加工与数控联合应用，以及在电火花加工中增加三向平动头装置，都能够提升型腔的加工质量。在电解加工中增加充气电解，就可以提高生产效率。

计算机数控多轴铣床加工、坐标磨削以及加工中心机床，这些都是型腔模加工的重要设备。型腔的表面研磨和抛光通常会使用电动或风动工具，并且搭配各种研磨、抛光轮以及研磨膏粉。同时，也可以运用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。三坐标测量机和光学投影比较仪，它们是模具制造中经常使用的精密测量设备。

模具材料

模具选材是整个模具制作过程中非常重要的一个环节。

模具选材需满足三个原则，其一，模具要能满足耐磨性、强韧性等工作需求；其二，模具要满足工艺要求；其三，模具应满足经济适用性。

（一）模具满足工作条件要求

1、耐磨性

坯料在模具型腔中进行塑性变形时，会沿着型腔表面流动并且滑动。这样的运动使得型腔表面与坯料之间产生了剧烈的摩擦。这种摩擦会导致模具因为磨损而失效。因此，材料的耐磨性是模具最为基本且最重要的性能之一。

硬度对耐磨性有主要影响。通常来讲，模具零件硬度高时，磨损量就小，耐磨性也会变好。并且，耐磨性与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小以及分布相关。

2、强韧性

模具的工作条件大多较为恶劣。有些模具常常承受较大的冲击负荷。这种较大的冲击负荷会导致模具脆性断裂。为了防止模具零件在工作时突然发生脆断的情况，模具需要具有较高的强度和韧性。

模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。

3、疲劳断裂性能

模具在工作过程中，由于循环应力长期作用，常常会引发疲劳断裂。这种疲劳断裂的形式包括小能量多次冲击导致的疲劳断裂、拉伸作用下的疲劳断裂、接触作用导致的疲劳断裂以及弯曲作用引发的疲劳断裂。

模具的疲劳断裂性能主要取决于材料中夹杂物的含量。

4、高温性能

当模具的工作温度较高时，会导致硬度和强度下降，进而使模具早期磨损或产生塑性变形而失效。所以，模具材料需要具有较高的抗回火稳定性，这样才能保证模具在工作温度下，拥有较高的硬度和强度。

5、耐冷热疲劳性能

有些模具在工作时会反复加热和冷却，这会使型腔表面受到拉应力和压力变应力的作用，进而导致表面出现龟裂和剥落的情况，摩擦力增大，塑性变形受到阻碍，尺寸精度降低，最终使得模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，所以这类模具应该具备较高的耐冷热疲劳性能。

6、耐蚀性

有些模具在工作时，比如塑料模。因为塑料中含有氯、氟等元素，当受热后，这些元素会分解析出 HCI、HF 等强侵蚀性气体。这些气体会侵蚀模具型腔表面，使模具型腔表面的粗糙度增大，从而加剧磨损失效。

（二）模具满足工艺性能要求

模具制造通常要历经锻造这道工序，还要进行切削加工，以及热处理等工序。为了确保模具的制造质量，同时降低生产成本，模具的材料需要具备良好的可锻性，能够便于进行切削加工，具备良好的淬硬性，有较好的淬透性，并且具有良好的可磨削性。此外，还应该具备较小的氧化敏感性、脱碳敏感性，以及较小的淬火变形开裂倾向。

1、可锻性

热锻变形抗力较低，它的塑性良好，锻造温度范围比较宽，锻裂、冷裂以及析出网状碳化物的倾向都比较低。

2、退火工艺性

球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。

3、切削加工性

切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。

4、氧化、脱碳敏感性

高温加热时，抗氧化性能良好，脱碳速度较为缓慢，对加热介质不敏感，产生麻点的倾向较小。

5、淬硬性

淬火后具有均匀而高的表面硬度。

6、淬透性

淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。

7、淬火变形开裂倾向

常规淬火时，其体积变化较小，形状翘曲和畸变的程度较为轻微，异常变形的倾向较低。并且，常规淬火的开裂敏感性较低，对淬火温度以及工件形状都不敏感。

8、可磨削性

砂轮相对损耗较小。砂轮无烧伤，极限磨削用量较大。砂轮对自身质量及冷却条件不敏感。砂轮不易发生磨伤及磨削裂纹。

（三）模具满足经济性要求

在选择模具材料时，需要考虑经济性这一原则，要努力降低制造成本。所以，在能够满足使用性能的情况下，首先应选用价格较为低廉的材料，能使用碳钢就不使用合金钢，能使用国产材料就不使用进口材料。

另外，选材时要考虑市场的生产情况和供应情况。所选的钢种应该数量尽量少，并且集中起来，这样容易购买。

模具 - 生产流程

模具是一个用于做出产品的模型。然而，模具是如何生产出来的呢？除了模具专业人士，大多数人可能都无法回答。模具在我们的生活中已经起到了不可替代的作用。我们的生活用品大部分都离不开模具，比如电脑、电话机、传真机、键盘、杯子等这些塑胶制品。另外，汽车和摩托发动机的外罩也是用模具做出来的。仅仅一个汽车就需要用到 2 万多个各种各样的模具。所以可以说，在现代生活中，模具的作用不可替代。只要是批量生产，就离不开模具，至少在最近 50 年内是这样。 模具大师微信：mojuren那么模具是怎样做成的呢?

下面对现代模具生产流程做一个简单的介绍。

ESI（即 Earlier Supplier Evolvement 供应商早期参与）：此阶段主要是客户与供应商展开关于产品设计以及模具开发等方面的技术交流。其主要目的在于让供应商清晰领会产品设计者的设计意图和精度要求，同时也让产品设计者更好地了解模具生产的能力以及产品的工艺性能，以便做出更合理的设计。

报价包含模具的价格、模具的寿命、周转流程、机器要求吨数以及模具的交货期。更详细的报价应当包含产品尺寸重量、模具尺寸重量等相关信息。

订单包括客户订单的发出、订金的发出，同时也包括供应商订单的接受。

模具维修

模具失效实际上是因其表层局部材料磨损等原因而报废的。模具的加工周期很长，加工费用极高，尤其是精密复杂模具或大型模具，其制造加工费高达数十万元乃至数百万元。所以，对模具真正承受磨损作用的特定部位进行表面强化，能够大幅度延长工模具的使用寿命，提高其使用寿命，这无疑是一种具有重要经济意义的方法。

大多数模具因表面仅很薄一层材料被磨损就会失效报废。所以，只需对模具及关键金属零部件表面磨损的局部区域进行修复，并且在修复过程中，把模具表面真正实际承受磨损的部位涂上一层高硬度、高耐磨的金属层，就能“变废为宝”。这样不仅能使模具得到修复，修复后的模具使用寿命还会比原模具大幅度提高，经济效益十分巨大。例如，修复一根电厂电机大型轴，包括各种准备时间在内，用微束冷焊机也只需数天时间，却能创造上百万元的经济效益。

模具修补机是修复模具表面磨损、加工缺陷的高新设备。模具修补机的原理在于借助高频电火花放电原理，对工件实施无热堆焊操作，以此来修补金属模具的表面缺陷与磨损。其主要特点为热影响区域较小，模具在修复之后不会发生变形、不会出现退火现象、不存在应力集中问题，也不会出现裂纹，从而确保了模具的完好性。同时，还能够利用其强化功能对模具工件进行表面强化处理，进而实现模具的耐磨性、耐热性以及耐蚀性等。

模具修补机能够强化模具，使其寿命较长，经济效益良好。模具大师的微信是 mojuren，该机器可应用于各种铁基合金（如碳钢、合金钢、铸铁等）、镍基合金等各种金属材料的模具及工件的表面强化与修复，还能大幅提高其使用寿命。模具存在磨损、塌陷、断裂、粘合等情况，不同用途的模具其失效形式也各不相同。提高模具寿命的途径主要在于以下两点：一是根据应用条件合理选用模具钢；二是确定合适的热处理规范。选用在使用温度下强度较高的材料，这样就能防止模具出现塌陷的情况。

提高模具的硬度，能够减少磨损。较高的韧性以及抗疲劳性能，还有消除电加工的硬化层和加工残余应力，这些都可以阻碍裂纹的产生与发展，从而防止裂断。进行表面处理、润滑，并且选用抗粘合性能良好的模具材料，这些是延长模具寿命的重要举措。模具的工作表面和基体的要求差别很大，用一种材料完全合理地满足它们很困难。然而，可以通过在工作部位采用镶块、堆焊、喷镀以及局部强化的方式来提升其综合性能。另外，合理地进行操作使用，是消除非正常失效以及减缓正常失效的另一种方式。

模具 维护与保养

模具使用较长时间后需要磨刃口。研磨之后，刃口面必须进行退磁处理，不能带有磁性，不然容易出现堵料的情况。

弹簧等弹性零件在使用时，弹簧最容易损坏，通常会出现断裂和变形的现象。解决办法是进行更换，在更换时一定要留意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号可通过颜色、外径和长度这三项来确认，只有当这三项都相同时才能够进行更换。

模具在使用过程中，冲头容易出现折断、弯曲以及被啃坏的情况，而冲套通常是被啃坏的。冲头和冲套的损坏，一般都采用相同规格的零件来进行更换。冲头的参数主要包含工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

紧固零件时，要检查其是否有松动和损坏现象。若发现有此类情况，可采取找相同规格的零件进行更换的办法。

压料零件包含压料板、优力胶等，卸料零件包含脱料板、气动顶料等。保养时需检查各部位的配件关系以及是否有损坏，若有损坏部分则进行修复。对于气动顶料，要检查是否有漏气现象，并针对具体情况采取措施，比如气管损坏就进行更换。