模具

簡介

樹脂工藝品模具

模具 mújù （mold; mould; die; tooling；matrix; pattern）模具是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構成，不同的模具由不同的零件構成。它主要通過所成型材料物理狀態的改變來實現物品外形的加工。在沖裁、成形衝壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等製品的壓塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的製件的工具。

分類

按所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為：鑄造模具（有色金屬壓鑄，鋼鐵鑄造）、和鍛造模具等；非金屬模具也分為：塑料模具和無機非金屬模具。按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟模具等等。塑料模具一般可分為：注射成型模具，擠塑成型模具，氣輔成型模具等等。

塑料模具

1.一般模具類別 （1）兩板模具又稱單一分型面模，是注塑模中最簡單的一種，它以分型面為界面將整個模具分為兩部分：動模和定模。一部分型腔在動模,另一部分型腔在定模。主流道在定模；分流道開設在分型面上，開模後，製品和流道留在動模，動模部分設有頂出系統。 （2）三板模或細水口模 有兩個分型面將模具分成三部分，比兩板增加了澆口板，適用於製品的四周不准有澆口痕跡的場合，這種模具分成採用點澆口，所以叫細水口模，這種模具結構相應複雜些。啟動動力用山打螺絲或拉板。 2.按成型方法分類 （1）注射成型是先把塑料加入到注射機的加熱料筒內，塑料受熱熔融，在注射機螺杆或柱塞的推動下，經噴嘴和模具澆注系統進入模具型腔，由於物理及化學作用而硬化定型成為注塑製品。 注射成型由具有注射、保壓（冷卻）和塑件脫模過程所構成循環周期，，因而注射成型具有周期性的特點。熱塑性塑料注射成型的成型周期短、生產效率高，熔料對模 具的磨損小，能大批量地成型形狀複雜、表面圖案與標記清晰、尺寸精度高的塑件；但是對於壁厚變化大的塑件，難以避免成型缺陷。塑件各向異性也是質量問題之 一，應採用一切可能措施，儘量減小 。 (2)壓縮成型俗稱壓製成型，是最早成型塑件的方法之一。 壓縮成型是將塑料直接加入到具有一定溫度的敞開的模具型腔內，然後閉合模具，在熱與壓力作用下塑料熔融變成流動狀態。由於物理及化學作用，而使塑料硬化成為具有一定形狀和尺寸的常溫保持不變的塑件。 壓縮成型主要是用於成型熱固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛與三聚氰胺甲醛模塑粉、玻璃纖維增強酚醛塑料、環氧樹脂、DAP樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺等的模塑料，還可以成型加工不飽和聚酯料團（DMC）、片狀模塑料（SMC）、預製整體模塑料（BMC）等。 一般情況下，常常按壓縮膜上、下模的配合結構，將壓縮模分為溢料式、不溢料式、半溢料式三類。(3)擠塑成型是使處於粘流狀態的塑料，在高溫和一定的壓力下，通過具有特定斷面形狀的口模，然後在較低的溫度下，定型成為所需截面形狀的連續型材的一種成型方法。 擠塑成型的生產過程，是準備成型物料、擠出造型、冷卻定型、牽引與切斷、擠出品後處理（調質或熱處理）。 在擠塑成型過程中，注意調整好擠出機料筒各加熱段和機頭口模的溫度、螺杆轉數、牽引速度等工藝參數以便得到合格的擠塑型材。特別要注意調整好聚合物熔體由 機頭口模中擠出的速率。因為當熔融料擠出的速率較低時，擠出物具有光滑的表面、均勻的斷面形狀；但是當熔融物料擠出速率達到某一限度時，擠出物表面就會變 得粗糙、失去光澤，出現鯊魚皮、桔皮紋、形狀扭曲等現象。當擠出速率進一步增大時，擠出物表面出現畸變，甚至支離和斷裂成熔體碎片或圓柱。因此擠出速率的控制至關重要。 (4)壓注成型亦稱鑄壓成型。 是將塑料原料加入預熱的加料室內，然後把壓柱放入加料室中鎖緊模具，通過壓柱向塑料施加壓力，塑料在高溫、高壓下熔化為流動狀態，並通過澆注系統進入型腔逐漸固化成塑件。 此種成型方法，也稱傳遞模塑成型。 壓注成型適用於各低於固性塑料，原則上能進行壓縮成型的塑料，也可用壓注法成型。但要求成型物料在低於固化溫度時，熔融狀態具有良好的流動性，在高於固化溫度時，有較大的固化速率 。 (5)中空成型是把由擠出或注射製得的、尚處於塑化狀態的管狀或片狀坯材趨勢固定於成型模具中，立刻通入壓縮空氣，迫使坯材膨脹並貼於模具型腔壁面上，待冷卻定型後脫模，即得所需中空製品的一種加工方法。 適合中空成型的塑料為高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。 根據型坯成型方法的不同，中空成型主要分為擠出吹塑中空成型和注射吹塑中空成型兩種。 擠出吹塑中空成型的優點是擠出機與擠出吹塑模的結構簡單，缺點是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料製品的壁厚不勻。右圖是擠出吹塑中空成型原理示意圖。 注射吹 塑中空成型的優點是型坯的壁厚均勻、無飛邊，由於注射型坯有底面，因此中空製品的底部不會產生拼和縫，不僅美觀而且強度高。缺點是所用的成型設備和模具價格貴，故這種成型方法多用於小型中空製品的大批量生產上，在使用上沒有擠出吹塑中空成型方法廣泛。 3.按其它分類 (1)熱流道模藉助加熱裝置使澆注系統中的塑料不會凝固，也不會隨製品脫模，所以又稱無流道模。 優點： 1）無廢料 2）可降底注射壓力，可以採用多腔模 3）可縮短成型周期 4）提高製品的質量 適合熱流道模塑料的特點： 5）塑料的熔融溫度範圍較寬。低溫時，流動性好，高溫時，具有較好的熱穩定性。 6）對壓力敏感，不加壓力不流動，但施加壓力時即可流動。 7）比熱性好，以便在模具中很快冷卻。 可用熱流道的塑料有PE，ABS，POM，PC，HIPS，PS。我們現在常用的熱流道有兩種：1）加熱流道模 2）絕熱流道模。 (2)硬模內模件所採用的鋼板，買回來後需要進行熱處理，如淬火滲碳，才能達到使用的要求，這樣的注塑模叫硬模，如內模件採用H13銅，420銅，S7銅。 (3)軟模（44HRC 以下）內模件所採用的鋼材，買回來後不需要進行熱處理，就能達到使用的要求，這樣的注塑叫軟模。 如內模件採用P20銅，王牌，420銅，NAK80，鋁，鉑銅。

金屬模具

框架進塑模具模具按加工金屬的加工工藝分類，常用的有：衝壓模，包括沖裁模、彎曲模、拉深模、翻孔模、縮孔模、起伏模、脹形模、整形模等；鍛模，包括模鍛用鍛模、鐓鍛模等；以及擠壓模和壓鑄模。用於加工非金屬和粉末冶金的模具則按加工對象命名和分類，有塑料模、橡膠模和粉末冶金模等。 1.衝壓模用於板料衝壓成形和分離的模具。成形用的模具有型腔，分離用的模具有刃口。最常用的衝壓模只有一個工位，完成一道生產工序。這種模具應用普遍，結構簡單，製造容易，但生產效率低。為提高生產率，可將多道衝壓工序，如落料、拉深、沖孔、切邊等安排在一個模具上，使坯料在一個工位上完成多道衝壓工序，這種模具稱為複合模。另有將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上。2.鍛模用於熱態金屬模鍛成形的模具。模鍛時，坯料往往經過多次變形才能製成鍛件，這就需要在一個模塊上刻有幾個型腔。金屬依次送至各個型腔，並在型腔內塑性流動，最後充滿型腔製成鍛件。在模鍛成形中，坯料很難與終鍛時型腔體積相等，為了避免廢品，坯料選用稍大一些。為此，在終鍛模的上、下模分界面的型腔四周設有飛邊槽，以存貯多餘的金屬，成形後將飛邊切去。型腔中應儘量減少尖角、深槽，以利於金屬塑性流動和充填，減少模具磨損和開裂，提高模具壽命。3.擠壓模用於將金屬擠壓成形的模具。正擠壓模有一個靜止的凹模和放置坯料的擠壓筒和對坯料施加壓力的沖頭。擠壓空心件時，沖頭前端帶有芯棒。反擠壓模的擠壓筒為凹模，沖頭成為凸模。金屬需要在很大的壓強下才能從凹模擠出成形，在冷態下所需壓強可高達2000千牛／毫米（200千克／毫米）以上。為此，擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強度，常採用多層預應力組合結構。沖頭和凸模的工作長度宜短，避免在高的壓應力下發生不穩和彎曲。 4. 壓鑄模安裝在壓鑄機上，液態金屬在高壓下注入型腔、保壓至金屬凝固和成形的模具。它主要用於鋁、鋅、銅件，也可用於鋼件。壓鑄模的結構與塑料注射模類似。它由動模與定模構成型腔，用型芯形成鑄件的孔腔。金屬在型腔內冷卻、凝固後抽出型芯，分開模具，由頂杆推出鑄件。壓鑄件一般壁薄中空，有眾多台、筋，形狀結構複雜，尺寸要求較精確，表面較光潔，金屬在熔融的高溫下成形。因此壓鑄模需要採用耐高溫的材料製造。5.粉末冶金模將固體金屬粉末壓製成形的模具。將金屬粉末定量地倒入下模，然後上模壓下、閉合、成形，再用頂料裝置頂出預製坯。將預製坯送入燒結爐內燒結，遂製成粉末冶金零件。 一般粉末冶金件的空隙很大，占總體積的15％左右，成形壓力不大，模具結構較簡單，精度、表面粗糙度要求一般，所以對模具無特殊要求。為了減少空隙、提高密度和強度，對燒結後的坯件，再進行一次熱鍛，通稱粉末鍛造。所用的模具與模鍛模相似。

設計

按國家職業定義，模具設計是：從事企業模具的數字化設計，包括型腔模與冷沖模，在傳統模具設計的基礎上，充分應用數字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計周期的人員。 一.概述衝壓模具依構造可分為單工程模、複合模、連續模三大類。前兩類需較多人力不符經濟效益，連續模可大量生產效率高。同樣，設計一套高速精密連續沖模，也要對你所生產的產品(包含所有用衝壓加工出來的產品，富士康集團主要有端子、電腦機殼以及連接器上用的小五金及目前的手機零件等等)。設計連續沖模需注意各模組之間的間距、零件加工精度、組立精度、配合精度與干涉問題，以達到連續模自動化大量生產的目的。 二.單元化設計之概念衝壓模具整體構造可分成二大部分：(1).共通部分(2).依製品而變動的部分。共通部分可加以標準化或規格化，依製品而變動的部分是難以規格化。 三.模板之構成及規格 1. 模板之構成 衝壓模具之構成將依模具種類及構成及相異，有順配置型構造與逆配置型構造二大類。前者是最常使用的構造，後者構造主要用於引伸成形模具或配合特殊模具。 從事的主要工作包括： （1） 數字化製圖——將三維產品及模具模型轉換為常規加工中用的二維工程圖； （2） 模具的數字化設計——根據產品模型與設計意圖，建立相關的模具三維實體模型； （3） 模具的數字化分析仿真——根據產品成形工藝條件，進行模具零件的結構分析、熱分析、疲勞分析和模具的運動分析； （4） 產品成形過程模擬——注塑成形、衝壓成形； （5） 定製適合本公司模具設計標準件及標準設計過程； （6） 模具生產管理。 2. 模具之規格 (1).模具尺寸與鎖緊螺絲 模板之尺寸應大於工作區域，並選擇標準模板尺寸。模板鎖緊螺絲之位置配置與模具種類及模板尺寸有關。其中單工程模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角，最標準形式工作區域可廣大使用。長形之模具及連續模具最常使用鎖緊螺絲配置於四邊角及中間位置。 (2).模板之厚度 模板之厚度選擇與模具之構造、衝壓加工種類、衝壓加工加工力、衝壓加工精度等有絕對關係。依據理論計算決定模具之厚度是困難的，一般上系由經驗求得，設計使用的模板厚度種類宜儘量少，配合模具高度及夾緊高度加以標準化以便利採購及庫存管理。 四. 模板之設計 連續模具之主要模板有沖頭固定板、壓料板、母模板等等，其構造設計依衝壓製品之精度、生產數量、模具之加工設備與加工方法、模具之維護保養方式等有下列三種形式：(1)整塊式，(2)軛式，(3)鑲入式。 1. 整塊式 整塊式模板亦稱為一體構造型，其加工形狀必須是封閉的。整塊式模板主要用於簡單結構或精度不高的模具，其加工方式以切削加工為主(不需熱處理)，採用熱處理之模板必須再施行線切割加工或放電加工及研磨加工。模板尺寸長(連續模具)之場合將採用兩塊或多塊一體型並用之。 2. 軛式 軛式模板之中央部加工成凹溝狀以組裝塊狀品。其構造依應用要求，凹溝部可以其他模板構成之。此軛式模板構造之優點有：溝部加工容易，溝部寬度可調整之，加工精度良好等。但剛性低是其缺點。 軛式模板之設計注意事項如下： (1).軛板構部與塊狀部品之嵌合採中間配合或輕配合方式，如采強壓配合將使軛板發生變化。 (2).軛板兼俱塊狀部品之保持功能，為承受塊狀部品之側壓及面壓，必須具有足夠的剛性。還有為使軛板溝部與塊狀部品得到密著組合，其溝部角隅作成逃隙加工，如軛板溝部角隅不能作成逃隙加工，則塊狀部品須作成逃隙加工。 (3).塊狀部品之分割應同時考慮其內部之形狀，基準面必須明確化。為使衝壓加工時不產生變形，亦要注意各個塊狀部品之形狀。 (4).軛板組入許多件塊狀部品時，由於各塊狀部品之加工累積誤差使得節距產生變動，解決對策是中間塊狀部品設計成可調整方式。 (5).塊狀部品采並排組合之模具構造，由於沖切加工時塊狀部品將承受側壓使各塊狀部品間產生間隙或造成塊狀部品之傾斜。此現象是衝壓尺寸不良、沖屑阻塞等衝壓不良之重要原因，因此必須有充分的對策。 (6).軛板內塊狀部品之固定方法，依其大小及形狀有下列五種：A.以鎖緊螺絲固定，B.以鍵固定，C.以揳形鍵固定，D.以肩部固定，E.以上壓件(如導料板)壓緊固定。 3. 鑲入式 模板中加工圓形或方形之凹部，將塊狀部品鑲合嵌入於模板中，此種模板稱為鑲入式構造，此構造之加工累積公差少、剛性高，分解及組立時之精度再現性良好。由於具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最後調整之工程少等優點，鑲入式模板構造已成為精密衝壓模具之主流，但其缺點是需要高精度的孔穴加工機。 連續衝壓模具採用此模板構造時，為使模板具有高剛性要求，乃設計空站。鑲入式模板構造之注意事項如下所述： (1).嵌入孔穴之加工：模板之嵌入孔穴加工使用立式銑床(或治具銑床)、綜合加工機、治具鏜床、治具磨床、線割放電加工機等。嵌入孔穴之加工基準，使用線割放電加工機時，為提高其加工精度乃進行二次或以上之線割加工。 (2).嵌入件之固定方法：嵌入件固定方法之決定因素有不變動其加工的精度、組立及分解之容易性、調整之可能性等。嵌入件之固定方法有下列四種：A.以螺絲固定，B.以肩部固定，C.以趾塊固定，D.其上部以板件壓緊。母模板之嵌入件固定方法亦有採用壓入配合，此時應避免因加工熱膨脹而產生的鬆弛結果，使用圓形模套嵌入件加工不規則孔穴時應設計迴轉防止方法。 (3).嵌入件組立及分解之考量：嵌入件及其孔穴加工精度要求高以進行組立作業。為得到即使有稍微的尺寸誤差亦能於組立時加以調整，宜事先考慮解決對策，嵌入件加工之具體考慮事項有下列五項：A.設有壓入導入部，B.以隔片調整嵌入件之壓入狀態及正確位置，C嵌入件底面設有壓出用孔穴，D.以螺絲鎖緊時宜採用同一尺寸之螺絲，以利鎖固及鬆開，E.為防止組立方向之失誤，應設計防呆倒角加工。 五. 單元化之設計 1. 模具對準單元 模具對準單元亦稱為模具刃件之對合引導裝置。為確實保持上模與下模之對準及縮短其準備時間，依製品精度及生產數量等條件要求，模具對準單元主要有下列五種： (1).無導引型：模具安裝於沖床時直接進行其刃件之對合作業，不使用引導裝置。 (2).外導引型：此種裝置是最標準的構造，導引裝置裝設於上模座及下模座，不通過各模板，一般稱為模座型。 (3).外導引與內導引並用型(一)：此種裝置是連續模具最常使用之構造，沖頭固定板及壓料板間裝設內導引裝置。沖頭與母模之對合利用固定銷及外導引裝置。內導引裝置之另一作用是防止壓料板傾斜及保護細小沖頭。 (4).外導引與內導引並用型(二)：此種裝置是高精密度高速連續模具之使用構造，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及母模固定板等等。內導引裝置本身亦有模具刃件對合及保護細小沖頭作用。外導引裝置之主要作用是模具分解及安裝於沖床時能得到滑順目的。 (5).內導引型：此構造不使用外導引裝置，內導引裝置貫穿沖頭固定板、壓料板及母模固定板等等，正確地保持各塊板之位置關係性以保護沖頭。 2. 導注及導套單元 模具之導引方式及配件有導注及導套單元之種類有兩種：(A).外導引型(模座型或稱主導引)，(B).內導引型(或稱輔助引)。另行配合精密模具之要求，使用外導引與內導引並用型之需求性高。 (1).外導引型：一般上使用於不要求高精密度之模具，大多與模座構成一單元販賣之，主要作用是模具安裝於沖床時之刃件對合，幾乎沒有衝壓加工中之動態精度保持效果。 (2).內導引型：由於模具加工機之進展，最近急速普及。主要作用除了模具安裝於沖床時之刃件對合外，亦有衝壓加工中之動態精度保持效果。 (3).外導引與內導引並用型：一副模具同時使用外導引與內導引裝置。 3. 沖頭與母模單元 (圓形) (1).沖頭單元：圓形沖頭單元依其形狀(肩部型及平直型)、長度、維修之方便性，使用沖頭單元宜與壓料板導套單元配合。 (2).母模單元：圓形母模單元亦稱為母模導套單元，其形式有整塊式及分開式，依生產數量、使用壽命及製品或沖屑之處理性，母模單元之組合系列有：(A).使用模板直接加工母模形狀，(B).具有二段斜角之逃隙部，(C).是否要使用背板，(D).不規則母模形狀必須有迴轉防止設計。 4. 壓料螺栓與彈簧單元 (1).壓料螺栓單元：壓料板螺栓之種類有：(A).外螺絲型，(B).套筒型，(C).內螺絲型。為保持壓料板於指定位置平行狀態，壓料螺栓之停止方法(肩部接觸部位)：(A).模座凹穴承受面，(B).沖頭固定板頂面，(C).沖頭背板頂面。 (2).壓料彈簧單元：可動式壓料板壓料彈簧單元可大致分為：(A).單獨使用型，(B).與壓料螺栓並用型 選擇壓料彈簧單元時最好考慮下列要點再決定之： (A).確保彈簧之自由長度及必要的壓縮量 (壓縮量大之彈簧宜置於壓料板凹穴)。 (B).初期的彈簧壓縮量 (預壓縮量) 或荷重之調整有無必要。 (C).考量模具組立或維護保養之容易性。 (D).考量與沖頭或壓料螺栓長度之關係。 (E).考量安全性 (防止彈簧斷裂時之飛出)。 5. 導引銷單元 (料條送料方向之定位) (1)..導引銷單元：導引銷之主要作用是連續衝壓加工時得到正確的送料節距。衝壓模具用導引單元有間接型 (導引銷單獨使用) 及直接型 (導引銷裝設於沖頭內部) 兩種形式。 (2).導引銷之組裝方式與沖孔沖頭有相同 (裝設於沖頭固定板)。利用彈簧將其受制於沖頭固定板。 (3).導引銷另外裝設於壓料板之形式，由於要求導引銷突出於壓料板之量達到一定及防止模具上升時之容易帶上被加工材料，壓料板之剛性及導引形式有必要注意之。 (4).導引銷單元有直接型，其裝設於沖頭內，主要用於外形沖切 (下料加工) 或引伸工程之切邊加工，其位置定位系利用製品之孔及引伸部內徑。 6. 導料單元 (1).外形沖切 (下料加工) 或連續衝壓加工時，為使被加工材料之寬度方向受到導引及得到正確的送料節距，乃使用導料單元。 (2).料條寬度方向之導引裝置，導引方式有：(A).固定板導引銷型，(B).可動導引銷型，(C).板隧道導引型 (單塊板)，(D).板導引型 (兩塊構成)，(E).升料銷導引型 (有可動式、固定式及兩者並用之。 (3).起始停止之導引裝置，其形式有：(1).滑塊式，(2).可動銷式等兩種，主要作用是材料置於模具之最初起始位置定位。 (4).送料停止裝置，可正確地決定出送料節距，主要用於人手送料之場合，其形式有：(A).固定式停止銷，(B).可動式停止銷，(C).邊切停止方式，(D).掛鈎停止機構，(E).自動停止機構。 (5).側推式導料機構，衝壓加工時材料被壓向一方，可防止材料因料條寬度與導料件寬度差所產生的蛇行現象。 (6).胚料位置定位導料機構，其形式有：(A).固定銷導料型 (利用胚料之外形)，(B).固定銷導料型 (利用胚料之孔穴)，(C).導料板 (大件部品用)，(D).導料板 (一體形)，(E).導料板 (分割形)。 7. 升料與頂料單元 (1).升料銷單元：其主要作用是進行連續衝壓加工時將料條升至母模上 (位置高度稱為送料高度，並達到順利送料目的，其形式有：(A).升料銷型 (圓形，純粹升料用)，是最普通的升料銷單元。(B).升料銷型 (圓形，設有導料銷用孔)，升料銷設有導料銷用孔可防止材料承受導引銷之變形及使導引銷確實發生作用。(C).升料及導料銷型，兼俱導料功能，連續模具之導料最常使用此形式升料銷型。(D).升料銷型 (方形) 如有需求設有空氣吹孔。(E).升料及導料銷型 (方形)。 (2).頂料單元：自動衝壓加工時必須防止沖切製品或沖屑之跳於母模表面以避免模具損壞及不良衝壓件之產生。 (3).頂出單元：頂出單元之主要作用是每次衝壓加工時將製品或廢料自母模內頂出。頂出單元之裝設場所有二：(A).逆配置型模具時裝設於上模部份，(B).順配置型模具時裝設於下模部份。 8. 固定銷單元 固定銷單元之形狀及其尺寸依標準規格需要而設計，使用時之注意事項有：(A).固定銷孔宜為貫穿孔，不能的場合，考慮容易使用螺絲卸除之設計方法。(B).固定銷長度適度最好，不可大於必要的長度。(C).固定銷孔宜有必要的逃離部。(D).置於上模部份之場合，應設計防止落下之機構以防止其掉落。(E).採用一方壓入配合一方滑動配合之場合，滑動側之固定銷孔稍微大於固定銷。(F).固定銷之數量以兩隻為原則，儘量選擇相同之尺寸。 9.壓料板單元 壓料板單元之特別重要點是壓料面與母模面有正確的平行度及緩衝壓力要求平衡。 10. 失誤檢出單元 以連續模具衝壓加工時，模具必須設計失誤檢出單元以檢出送料節距之變化量是否超過其基準而停止沖床之運轉。失誤檢出單元是裝設於模具內部，依其檢出方法有下列兩種裝設形式：(A).上模內裝設檢出銷之形式，當其偏離料條孔穴時，將與料條相接觸而檢知。(B).下模內裝設檢出銷之形式，當料條之一部與檢出銷接觸而檢知。 最近利用接觸方式之檢出方法將有所改變，使用近接開關之事例有增加趨勢。 上模內裝設檢出銷是標準的檢出裝置，由於其於下死點附近檢出，檢出開始至沖床停止有時間偏差，要完全達到失誤防止效果是困難的。裝於下模之檢出裝置，當材料送料動作完成後馬上直接進行檢出，此方法已受到重視。 11. 廢料切斷單元 連續衝壓加工時料條 (廢料) 將陸續離開模具內，其處理方式有兩種：(A).利用卷料機卷取之，(B).利用模具切斷裝置將其細化。又後者之方式有兩種：(A).利用專用廢料切斷機 (設置於衝壓機械外部)，(B).裝設於連續模具最後工程之切斷單元。 12. 高度停止塊單元 高度停止塊單元之主要作用是正確地決定上模之下死點位置，其形式有下列兩種：(A).衝壓加工時亦經常接觸之方式，(B).組裝時才接觸，衝壓加工時不接觸之方式。還有，當模搬運、保管時，為防止上模與下模之接觸，最好於上模與下模之間置入隔塊。當精度要求無必要時，其使用標準可採用螺絲調整型。 六. 主要模具元件之設計 1. 標準部品及規格 模具用標準規格之選擇方法最好考量下列事項：(A).使用的規格內容不受限制時，最好採用最高層者。(B).原則上採用標準數。(C).模具標準部品無此尺寸時，採用最接近者再進行加工。 2. 沖頭之設計 沖頭依其功能可大致分為三大部份：(A).加工材料之刃部先端 (切刃部，其形狀有不規則形、方形、圓形等)。(B).與沖頭固定板接觸部 (固定部或柄部，其斷面形狀有不規則形、方形、圓形等)。(C).刃部與柄部之連結部份 (中間部)。 沖頭各部份之設計基準分別從 (A).切刃部長度，(B).切刃部之研磨方向，(C).沖頭之固定法及柄部之形狀等方面簡述之。 (1).切刃部長度：階段型沖頭之切刃部長度之設計宜考慮加工時不會產生側向彎曲、與壓料板運動部份之間隙應適當。壓料板與沖頭切刃部之關係有引導型及無引導型，切刃部直段長度將有所不同。 (2).切刃部之研磨方向：切刃部之研磨方向有與軸部平行 (上削加工) 及與軸部垂直 (穿越加工) 等兩種方法，為提高沖頭的耐磨耗性及耐燒著性，宜採用前者。切刃部形狀是凸形狀時可採用穿越加工，凹凸形狀時採用上削加工或穿越加工並用方式。 (3).沖頭之固定法及柄部之形狀：沖頭之柄部大致分為直段型與肩部型兩種，其固定方式之選用因素有製品及模具之精度、沖頭及沖頭固定板之加工機械與加工方法、維護保養之方法等。 (4).柄部之尺寸及精度：沖頭柄部之尺寸及精度將隨沖頭之固定方式而有不同要求。 (5).沖頭長度之調整方法：沖切沖頭之長度因再研磨加工而減短，為與其他工程如 (彎曲、引伸等) 之沖頭長度保持平衡及維持沖頭設計長度，有必要調整沖頭之長度。 (6).配合衝壓加工之沖頭設計：為達到大量生產時衝壓製品之品質安全及無不良品之產生，模具方面有必要考慮下列事項：A.沖頭加工之研磨方向要同一性，表面宜施以拋光處理。B.為防止沖屑之浮上，沖頭內可裝設頂出銷或加工空氣孔。C.為減少沖切力，沖孔沖頭施以斜角加工，還有大沖頭附近的細小沖頭宜較短些以減少受到衝擊。 (7).配合加工法之沖頭設計：沖頭之形狀設計與加工困難度有絕對的關係，當其過份接近時沖頭固定板之加工變為困難，此時之沖頭宜加以分割處理 (采組合方式) 。3. 沖頭固定板之設計 沖頭固定板之厚度與模具及荷重之大小有關係性，一般上為沖頭長度之30~40%，還有沖頭引導部長度宜高於沖頭直徑之1.5倍 4. 導引銷 (沖頭) 之設計 導引銷 (沖頭) 之引導部直徑與材料導引孔之間隙，其尺寸及突出壓料板之量依材料之厚度而設計，導引銷之先端形狀大致分為兩種：A.炮彈形，B.圓錐形 (推拔形)。 (1).炮彈形是最普通之形式，市面上亦有標準部品。 (2).圓錐形有一定的角度，很適合用於小件之高速衝壓，推拔角度之決定因素有衝壓行程、被加工件之材質、導引孔之大小，加工速度等。推拔角度大時較容易修正被加工材料之位置，但推拔部之長度將變長。推拔部與圓筒部連接處宜滑順之。 5. 母模之設計 (1).沖切母模之設計 沖切母模之形狀設計應考量之要項有：A.模具壽命及逃角之形狀，B.母模之剪角，C.母模之分割。 (A).模具壽命及逃角之形狀：此設計是非常重要的事項，如設計不正確將會造成沖頭之破損、沖屑之堵塞或浮上、毛邊之發生等衝壓加工不良現象。 (B).母模之剪角：外形沖切時為減低其沖切力，母模可采剪角設計，剪角大時沖切力之減低亦大，但易造成製品之反曲及變形。 (C).母模之分割：母模必須施以成形研磨等精加工，由於其是凹形狀，研磨工具不易進入，故必須加以分割。 (2).彎曲母模之設計 彎曲加工用母模之設計，為防止回彈及過度彎曲等現象之發生，U形彎曲加工用母模之部形狀為雙R與直線部 (斜度為30度) 之組合，最好近似R形狀。R部形狀經成形研磨或NC放電加工後應施以拋光處理。 (3).引伸母模之設計 引伸母模角隅部形狀及逃角形狀是非常重要的設計事項，有關角隅部及逃角之形狀及特徵如下：引伸母模R角值大時較易引伸加工，但亦產生引伸產品表面產生皺摺現象，引伸製品側壁厚度大於板厚。引伸厚板件及頂出困難之場合，母模R值要取小，約為板厚之1-2倍，一般上圓筒及方筒引伸母模之大多引伸部作成直段狀，為防止燒著發生、潤滑油油膜之破壞及減少頂出力等目的，直段部下方宜有逃部 (階段形或推拔形) 設計。特別是引縮加工之場合，此直段部有必要儘量少。 6. 沖頭之側壓對策 衝壓加工時沖頭左右承受均等之荷重是最佳理想 (即側壓為零) 狀態，沖頭承受側向壓力時將使上模與下模產生橫方向之偏移，造成模具間隙之部份變大或變小 (間隙不均勻) 及無法得到良好精度的衝壓加工。有關沖頭之側壓對策有下列方法：(A).改變加工方向，(B).單側加工 (沖切、彎曲、引伸等) 之製品宜采兩排布列方式，(C).沖頭或母模裝設側壓擋塊，切刃之側面設有導引部 (尤其是切斷及分斷加工)。 7. 壓料板之設計 壓料板之功能有剝離付著於沖頭之材料及導引細小沖頭之作用，依功能不同其設計內容有很大的不同。壓料板之厚度及選用基準依製品設計有下列兩種：1.可動式壓料板，2.固定式壓料板。 壓料板與沖頭之間隙值宜小於模具間隙之半 (尤其是精密連續模具更應遵守此原則)，當設計壓料板時依製品的不同而有所變動必須注意下列事項：1.壓料板與沖頭之間隙值及沖頭導引部之長度，2.輔助導柱與壓料板之裝設標準及壓料板之逃部設計，3.可動式壓料板於衝壓加工時為防止傾斜發生之對策，4.固定式導料板與壓料板導引銷孔之尺寸關係，5.固定式壓料板之材料導引部與被加工材料寬度之關係。 8. 背壓板之設計 衝壓加工時主要作用件 (沖頭、壓料板、母模) 之後方將承受面壓，當衝壓力高於面壓力時宜採用背壓板 (特別是沖頭及母模模套之背面) 背壓板之使用方式有局部使用與全面使用兩種形式。 模具設計軟件 現代工業發展很快,基本上都是利用電腦進行設計和加工,其精度能夠保證在0.002~0.01左右.以目前的情況來看,搞模具設計工作有一條無邊無際的廣闊天地.如果能夠用電腦進行輔助設計,則你的對手,無形之中,就落在你的後面了.常用模具設計軟件有AUTOCAD Pro/E UG SW CImatron，mishiong 等等。

製造

蓄電池模具模具設計製作的要求是：尺寸精確、表面光潔；結構合理、生產效率高、易於自動化；製造容易、壽命高、成本低；設計符合工藝需要，經濟合理。 模具結構設計和參數選擇須考慮剛性、導向性、卸料機構、定位方法、間隙大小等因素。模具上的易損件應容易更換。對於塑料模和壓鑄模，還需要考慮合理的澆注系統、熔融塑料或金屬流動狀態、進入型腔的位置與方向。為了提高生產率、減少流道澆注損失，可採用多型腔模具，在一模具內能同時完成多個相同或不同的製品。在大批量生產中應採用高效率、高精度、高壽命的模具。衝壓模應採用多工位級進模，可採用硬質合金鑲塊級進模，以提高壽命。在小批量生產和新產品試製中，應採用結構簡單、製造快、成本低的簡易模具，如組合沖模、薄板沖模、聚氨酯橡膠模、低熔點合金模、鋅合金模、超塑性合金模等。模具已開始採用計算機輔助設計(CAD)，即通過以計算機為中心的一整套系統對模具進行最優化設計。這是模具設計的發展方向。

模具製造按結構特點，分為平面的沖裁模和具有空間的型腔模。沖裁模利用凸模與凹模的尺寸精確配合，有的甚至是無間隙配合。其他鍛模如冷擠壓模、壓鑄模、粉末冶金模、塑料模、橡膠模等都屬於型腔模，用於成形立體形狀的工件。型腔模在長、寬、高 3個方向都有尺寸要求，形狀複雜，製造困難。模具生產一般為單件、小批生產，製造要求嚴格、精確，多採用精密的加工設備和測量裝置。 平面沖裁模可用電火花加工初成形，再用成形磨削，坐標磨削等方法進一步提高精度。成形磨削可用光學投影曲線磨床，或帶有縮仿、修打砂輪機構的平面磨床，也可在精密平面磨床上採用專用成形磨削工具磨削。坐標磨床可用於模具的精密定位，以保證精密孔徑和孔距。也可用計算機數控 (CNC)連續軌跡坐標磨床磨削任何曲線形狀的凸模和凹模。 型腔模多用仿形銑床加工、電火花加工和電解加工。將仿形銑加工與數控聯合應用和在電火花加工中增加三向平動頭裝置，都可提高型腔的加工質量。電解加工中增加充氣電解可提高生產效率。 計算機數控多軸銑床加工、坐標磨削和加工中心機床，是型腔模加工的重要設備。型腔的表面研磨和拋光一般採用電動或風動工具，配以各種研磨、拋光輪和研磨膏粉，也可採用超聲波研磨、擠壓珩磨、化學拋光等方法。三坐標測量機和光學投影比較儀是模具製造中常用的精密測量設備。

材料

模具選材是整個模具製作過程中非常重要的一個環節。 模具選材需要滿足三個原則，模具滿足耐磨性、強韌性等工作需求，模具滿足工藝要求，同時模具應滿足經濟適用性。 （一）模具滿足工作條件要求 1、耐磨性 坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數量、形態、大小及分布有關。 2、強韌性 模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的衝擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。 模具的韌性主要取決於材料的含碳量、晶粒度及組織狀態。 3、疲勞斷裂性能 模具工作過程中，在循環應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次衝擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。 模具的疲勞斷裂性能主要取決於其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。 4、高溫性能 當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。 5、耐冷熱疲勞性能 有些模具在工作過程中處於反覆加熱和冷卻的狀態，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。 6、耐蝕性 有些模具如塑料模在工作時，由於塑料中存在氯、氟等元素，受熱後分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。 （二）模具滿足工藝性能要求 模具的製造一般都要經過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的製造質量，降低生產成本，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。 1、可鍛性 具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度範圍寬，鍛裂冷裂及析出網狀碳化物傾向低。 2、退火工藝性 球化退火溫度範圍寬，退火硬度低且波動範圍小，球化率高。 3、切削加工性 切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。 4、氧化、脫碳敏感性 高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質不敏感，產生麻點傾向小。 5、淬硬性 淬火後具有均勻而高的表面硬度。 6、淬透性 淬火後能獲得較深的淬硬層，採用緩和的淬火介質就能淬硬。 7、淬火變形開裂傾向 常規淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。 8、可磨削性 砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質量及冷卻條件不敏感，不易發生磨傷及磨削裂紋。 （三）模具滿足經濟性要求 在給模具選材是，必須考慮經濟性這一原則，儘可能地降低製造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產材料就不用進口材料。 另外，在選材時還應考慮市場的生產和供應情況，所選鋼種應儘量少而集中，易購買。

維修

精密類塑膠模具

模具的失效事實上均因其表層局部材料磨損等原因而報廢，而且模具的加工周期很長、加工費用極高（尤其是精密複雜模具或大型模具製造加工費高達數十萬元乃至數百萬元）。因此，對模具真正承受磨損作用的特定部位進行表面強化，以大幅度延長、提高工模具的使用壽命，無疑是一種具有重要經濟意義的方法。大多數模具只因表面很薄一層材料被磨損後即失效報廢，因此，只須對模具及關鍵金屬零部件表面磨損局部區域進行修復，並在修復過程中把模具表面真正實際承受磨損的表面塗上一層高硬度高耐磨金屬層，就可「變廢為寶」，不僅使模具得到修復，修復後的模具的使用壽命還將較原模具大幅度提高，經濟效益巨大（例如：修復一根電廠電機大型軸包括各種準備時間在內用微束冷焊機也僅需數天時間，但可創造上百萬元的經濟效益）。模具修補機是修復模具表面磨損、加工缺陷的高新設備。模具修補機的原理是利用高頻電火花放電原理，對工件進行無熱堆焊，來修補金屬模具的表面缺陷與磨損，主要特點是熱影響區域小，模具修復後不會變形、不退火、無應力集中、不出現裂紋，保證了模具的完好性；也可以利用它的強化功能對模具工件進行表面強化處理，實現模具的耐磨性、耐熱性、耐蝕性等。 模具修補機強化模具壽命長，經濟效益好。可以應用各種鐵基合金（碳鋼、合金鋼、鑄鐵）等、鎳基合金等各種金屬材料模具及工件的表面強化及修復並大幅提高使用壽命。有磨損、塌陷、斷裂、粘合等。不同用途的模具失效形式也各不相同。提高模具壽命的途徑主要是根據應用條件合理選用模具鋼和確定熱處理規範。選用在使用溫度下強度高的材料可防止塌陷。提高模具硬度可以減少磨損。較高的韌性和抗疲勞性能以及消除電加工的硬化層及加工殘餘應力，可以阻礙裂紋的產生和發展，防止裂斷。表面處理，潤滑和選用抗粘合性能好的模具材料，是延長模具壽命的重要措施。模具工作表面和基體的要求差異很大，很難用一種材料完全合理地滿足，但可以在工作部位用鑲塊、堆焊、噴鍍和局部強化的辦法提高其綜合性能。此外，合理的操作使用，是消除非正常失效、減緩正常失效的另一途徑。

維護與保養

1：模具長時間使用後必須磨刃口，研磨後刃口面必須進行退磁，不能帶有磁性，否則易發生堵料。2：彈簧等彈性零件在使用過程中彈簧最易損壞，通常出現斷裂和變形現象。採取的辦法就是更換，在更換過程中一定要注意彈簧的規格和型號，彈簧的規格和型號通過顏色、外徑和長度三項來確認，只有在三項都相同的情況下才可以更換。3：模具使用過程中沖頭易出現折斷、彎曲和啃壞的現象，沖套一般都是啃壞的。沖頭和沖套的損壞一般都用相同規格的零件進行更換。沖頭的參數主要有工作部分尺寸、安裝部分尺寸、長度尺寸等。4：緊固零件，檢查緊固零件是否鬆動、損壞現象，採取的辦法是找相同規格的零件進行更換。5：壓料零件如壓料板、優力膠等，卸料零件如脫料板、氣動頂料等。保養時檢查各部位的配件關係及有無損壞，對損壞的部分進行修復，氣動頂料檢查有無漏氣現象，並對具體的情況採取措施。如氣管損壞進行更換。

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