第4章 压模结构设计
铝合金挤压模设计
铝合金挤压模设计
1.确定产品形状和尺寸：首先需要明确所需的产品形状和尺寸，这将决定挤压模的结构和尺寸。
2.设计模具的结构：根据产品形状和尺寸的要求，设计模具的结构。
模具结构一般包括模架、模芯、模板等部分。
模架是模具的基础，一般采用钢材制作，具有足够的强度和刚度。
模芯是用来形成产品的内部空腔，模板则用来形成产品的外观。
3.设计模具的加热系统：在铝合金挤压过程中，需要将铝合金坯料加热至可塑状态。
因此，设计模具时需要考虑加热系统。
加热系统一般包括加热器、温度控制器等部分。
4.设计模具的冷却系统：在挤压过程中，需要对产品进行冷却，以使其固化。
因此，设计模具时需要考虑冷却系统。
冷却系统一般包括冷却水管、冷却水供应装置等部分。
5.设计模具的排气系统：在挤压过程中，铝合金坯料需要排出空气，以避免产生缺陷。
因此，设计模具时需要考虑排气系统。
排气系统一般包括排气孔、排气槽等部分。
6.设计模具的润滑系统：在挤压过程中，需要对模具进行润滑，以减少摩擦和磨损。
因此，设计模具时需要考虑润滑系统。
润滑系统一般包括润滑油路、润滑器等部分。
7.模具制造和调试：设计完成后，需要将设计图纸交给模具制造厂家进行制造。
制造完成后，需要进行模具的调试和试产，以确保模具的质量和性能。
总之，铝合金挤压模设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
只有合理设计的模具才能保证铝合金挤压产品的质量和生产效率。
通过不
断优化和改进设计，可以提高模具的使用寿命和生产效率，降低生产成本。
模具设计与制造(压缩模)
3.4 压缩模设计压缩成型模具简称压缩模、压模，又称压制模，是塑料压缩成型所采用的模具，主要用于热固性塑料的成型。
其基本成型过程是将塑料粉料或粒料直接加在敞开的模具加料室内，再将模具闭合，通过加热、加压使塑料呈流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料固化（或硬化）定型。
压缩成型的特点是塑料直接加入型腔内，压机压力通过凸模直接传递给塑料，模具是在塑料最终成型时才完成闭合。
其优点是无需设置浇注系统，耗料少，使用的设备和模具都比较简单，适用于流动性差的塑料，宜成型大型塑件，塑料的收缩率小，变形小，各向异性比较均匀；其缺点是生产周期长，效率低，不易压制形状复杂、壁厚相差较大、尺寸精度高且带有精细或易碎嵌件的塑件。
3.4.1 压缩模的结构组成及分类1．压缩模的结构组成压缩模的典型结构如图3-96所示。
模具的上模和下模分别安装在压力机的上、下工作台上，上、下模通过导柱导套导向定位。
上工作台下降，使上凸模3进入下模加料室4与装入的塑料接触并对其加热。
当塑料成为熔融状态后，上工作台继续下降，熔料在受热受压的作用下充满型腔。
塑件固化（或硬化）成型后，上工作台上升，模具分型，同时压机下面的辅助液压缸开始工作，脱模机构将塑件脱出。
压缩模按各零部件的功能作用可分为以下几大部分。
（1）成型零件成型零件是直接成型塑件的零件，加料时与加料室一同起装料的作用，模具闭合时形成所要求的型腔。
图3-96中模具型腔由上凸模3、凹模4、型芯8、下凸模9等构成。
（2）加料室图3-96中凹模4的上半部，为凹模截面尺寸扩大的部分。
由于塑料与塑件相比具有较大的比容，塑件成型前单靠型腔往往无法容纳全部原料，因此一般需要在型腔之上设有一段加料腔室。
（3）导向机构导向机构的作用是保证上模和下模两大部分或模具内部其他零部件之间准确对合。
图3-96中，由布置在模具上周边的四根导柱6和导套10组成导向机构，为保证推出机构上下运动平稳，该模具在下模座板15上设有两根推板导柱，在推板上还设有推板导套。
冲压模具设计与制造-冲模结构及设计
压力完成金属片的塑性变形。
模，确保冲压过程的准确性和
冲压过程中保持金属片的稳定
稳定性。
性。
冲模设计的基本步骤
1
产品需求分析
根据产品要求和设计需求，分析冲压模具设计的具体要求。
2
模具结构设计
根据产品形状和冲压工艺，设计模具的结构和布局。
3
零部件设计
设计模具的各个零部件，如上模、下模、导柱和导套。
4
模具制造加工
现代冲模设计的趋势和发展方向
自动化和智能化
设计软件的应用
新材料的应用
趋向于自动化生产和智能化控
借助设计软件进行模具设计和仿
研究和应用新材料，提高模具的
制，提高冲压生产效率。
真分析，提高设计质量和效率。
耐磨性和寿命。
冲压模具的分类
按工艺分类 ️
按使用行业分类
包括单工位模具、连续模具和复合模具等。
例如汽车模具、家电模具和电子模具等。
按制造工艺分类
包括压力模具、拉伸模具和弯曲模具等。
冲模结构的基本原理
上模和下模
导柱和导套 ⚙️
顶杆和顶板
上模和下模相互作用，通过冲
导柱和导套用于定位上模和下
顶杆和顶板用于施加压力，在
冲压模具设计与制造-冲
模结构及设计
冲压模具设计与制造的背景：随着工业的发展，冲压模具在制造过程中起着
至关重要的作用。
冲压模的定义
1
关键组成部分 ️
冲压模具由上模、下模和导柱组成，用于完成冲压加工过程。
2
功能和作用 ⚙️
冲压模具用于塑造金属片，例如冲压出汽车零部件等。
3
高精度要求
冲压模具需要具备高精度和稳定性，以确保产品质量。
挤压模具设计解析
挤压模具设计解析挤压模具是一种常用的成型工具，广泛应用于铝合金、铜合金、塑料等材料的挤压加工过程中。
挤压模具的设计对产品质量和生产效率有着重要影响，因此需要对挤压模具的设计进行分析和解析。
挤压模具的设计解析主要涉及以下几个方面：模具结构设计、工作原理分析、材料选择和加工工艺等。
首先，模具结构设计是挤压模具设计的基础。
挤压模具通常由上模和下模组成，上模和下模之间的间隙即为挤压腔。
根据被加工材料的形状和尺寸要求，确定模具的开裂数量和形状。
同时，还需要考虑模具的刚度和稳定性，确保模具在高压下不会变形或破裂。
其次，挤压模具的工作原理分析是模具设计中的重要环节。
挤压模具通过施加压力使被加工材料流动到模具腔中，然后通过挤压机对材料进行挤压，使其形成所需形状。
在工作原理分析中，需要考虑材料的流动性和变形特性，确定最佳的挤压工艺参数，以达到理想的形状和尺寸。
材料选择是挤压模具设计的另一个重要方面。
挤压模具需要具有较高的硬度和耐磨性，能够承受高强度的压力。
常见的模具材料有合金钢、硬质合金、高速钢等，根据不同的挤压材料和工艺要求选择最合适的材料。
同时，还需要考虑模具的表面光洁度和防腐性，以延长模具的使用寿命。
最后，加工工艺对挤压模具设计也有影响。
挤压模具的加工工艺包括模具结构的设计和制作，以及模具表面的处理和涂层。
模具结构的设计和制作需要考虑尺寸精度和加工难度，确保模具的质量和稳定性。
模具表面的处理和涂层可以提高模具的表面硬度和耐磨性，减少模具在使用过程中的磨损和损坏。
综上所述，挤压模具设计解析包括模具结构设计、工作原理分析、材料选择和加工工艺等方面。
通过合理的设计解析，可以提高挤压模具的制造质量和生产效率，满足不同材料和工艺要求的挤压加工需求。
复合材料成型工艺与设备4模压设备
复合分型面： 分型面既有平行于压机工作面的，又有 垂直于压机工作面的
8
水平分型面： 分型面平行于压机的工作面
一个水平分型 面敞开式压模
两个水平分型 面闭合式压模
9
垂直分型面： 分型面垂直于压机的工作面
压模由两块或数 块组成的外形为锲形 或截面形阴模，装在 模套中。
在生产制品固定不变的压机上，可采 用各种方式(如液压推进制品、加料装置、 (3) 自动式 机械手等)来实现加料及取出制品自动化， 以达到实现所有操作全自动化。
30
B 以液压传动形式分类
(1)集中传动式
采用集中的液压泵并将高压油液储 存在蓄压器中供一组液压机使用，每台 液压机上没有动力机构只有控制机构和 执行机构。
32
液压机选型
(1) 最大使用压力(ps)
ps pc f
大于模压制品所需要 的总成型压力
pc f 101Fq
pc—液压机的公称压力，kN；f—液压机效率； F—模压制品投影总面积，cm2；q—制品单位成型压力，MPa
其值取决于压模构造，制品的形状和 尺寸，模压料种类以及预热情况
33
(2) 工作台面尺寸
制品密度较低，力学性能不高； 凸、凹模配合精度较低； 合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢 时，由于物料在挤压面迅速固化，易造成制品毛边增 厚；
12
不溢式压模(密闭式) 模具的加料室为型腔上部 的延续，无挤压面。 优点
压机所施压力几乎全部作用 在模压件上，制品承受压力 大，密实性好，机械强度高
生产效率低，适合于试制
产品或小批量生产。
固定式模具
使用方便，生产效率高，劳动强度小，模具使用寿命长， 适于大批量生产，大型制品。 但模具结构复杂，造价 半固定式模具 高，且安装嵌件不方便。
粉末冶金模具设计的基本原则和方法
合间隙定为直径的 0.05% 。国内用于压制铁基轴套模的配
合间隙取 0.008~0.025 毫米；用于压制铁基齿轮模的配合
间隙一般为 0.015 毫米左右，但上模冲与阴模之间公法线
及齿根圆的间隙可取 0.03~0.05毫米；用于硬质合金刀片
模的配合间隙取 0.03~0.05 毫米，粉末热锻模的配合间隙，
高设计效率，实现部分模具零件的批量生产，提
高模具寿命，降低模具费用，以降低产品的总成
本。
第八页，编辑于星期三：二点 九分。
第二节 粉末冶金模具设 计的基本方法（步骤 1）
? 设计前需要了解和掌握有关资料，作
为模具设计的重要依据
主要包括： 制品图纸及技术要求 ，如：制品性能、形状、尺寸、精
度和表面粗糙度等。 制品生产批量，制品生产工艺流程及工艺参数 ，
模具径向尺寸的计算
? 坯件尺寸主要由模腔尺寸决定，一般先计 算与模腔直接相关的尺寸 (如：阴模内径、
芯杆外径、阴模高度等 )，然后按照装配关
系计算其他模具零件的尺寸。模具径向尺
寸的计算，以坯件内外径为基本依据，考
虑到工艺过程中尺寸的变化，先确定阴模
内径和芯杆外径，其他模具零件的径向尺
寸由模具装配关系确定。
性，较好的机加工性能，等等。为了提高模具寿命、节约 优质合金钢材、降低模具加工成本，对于不同用途的模具，
和不同制品形状、密度以及粉末原料，应选用不同的模具
材料；同时，对于不同的模具零件，也常常由于工作要求
不同，而选用不同的模具材料及热处理工艺。
第十三页，编辑于星期三：二点 九分。
模具材料的选择及要求
件快速脱模等要求。
第七页，编辑于星期三：二点 九分。
粉末冶金模具设计的基本原则（ 3）
冲压模具结构及设计
冲压模具结构及设计冲压模具是一种专门用于进行冲压加工的工具。
它的主要作用是将金属板材等原材料按照一定的形状和尺寸进行压制成零件或产品。
冲压模具由上模和下模两部分组成，通过上下模的相互配合，使得原材料在施加压力的作用下发生塑性变形，最终得到所需的成品。
冲压模具的结构设计非常重要，它直接影响到冲压加工的效果和产品质量。
下面是冲压模具的常见结构及设计要点：1.上模结构：上模是用来嵌入原材料并施加压力的部分。
上模的结构设计应该考虑到以下几个要点：-上模应该具有足够的强度和刚度，能够承受施加在上面的压力，并保持稳定的形状。
-上模的工作面应该经过精密加工，以确保产品的精度和表面质量。
-上模应该有适当的导向装置，以确保上下模的配合精度。
2.下模结构：下模是用来支撑原材料并使得其得到充分变形的部分。
下模的结构设计应该注意以下几个要点：-下模应该有足够的刚度，能够承受上模施加的压力，并保持稳定的形状。
-下模的工作面应该具有适当的形状和结构，以确保原材料的变形能够得到充分的发展和形成所需的形状。
-下模应该有适当的导向装置，以确保上下模的配合精度。
3.模具材料选择：冲压模具的材料选择应该根据具体的加工要求和产品特性来确定。
常见的模具材料有钢材、硬质合金等。
模具材料应具备高硬度、耐磨损、高韧性等特点，以确保模具的使用寿命和加工质量。
4.模具构造设计：模具的构造设计应该符合冲压工艺要求和产品要求，在确保加工质量的同时，尽可能减少生产成本。
模具的构造设计需要考虑模具的易于装卸、维修和调试等方面的要求。
5.寿命分析和改进：冲压模具在长期使用过程中会发生磨损和疲劳断裂等问题，因此需要进行寿命分析，并根据分析结果对模具进行改进。
例如，可以通过增加模具的硬度、改进模具的支撑结构等方式来延长模具的使用寿命。
综上所述，冲压模具的结构设计是冲压加工的关键，它直接影响到产品的加工质量和生产效率。
通过合理的结构设计和材料选择，可以提高冲压模具的使用寿命，减少生产成本，从而提高企业的竞争力。
冷挤压模结构设计
冷挤压模结构设计上下模板是冷挤压压力的主要支承部分，由于冷挤压的单位压力较高，上下模板不能采用铸铁材料。
上下模板加导柱、导套就组成有导向的冷挤压模架，无导柱、导套者则为无导向模架图1为在导柱、导套导向通用反挤压模具。
卸年亦有导向，其导向的基准仍为模架的导柱。
反挤压时挤压件的端面往往是不平的，缺件时使凸模受力不均匀，可能造成凸模偏移而折断。
缺件有强有力的导向时，提高了凸模的稳定性，这是因为卸件板与凸划亦有导向的缘故。
反挤压适用模架兼作为下挤压及复合挤压使用。
图2为有导柱导套导向正挤压通用模具。
图3为镦挤复合模具。
通用反挤、正挤和镦挤复合模架中的组合凹模在相同吨位的压力机上都设计成可以互换的，提高了模具的使用范围。
模架精度可分为三级，其技术指标见表1，用于不同挤压件选用，常用的为Ⅱ级。
卸件板与顶件杆：挤压有时粘在凸模上，有时粘在凹模中，有此部件，能将打主挤压件取出。
卸件板与顶件杆都是用于制件脱模的零件。
凸模与凹模垫板：通用冷挤压模具中，采用了多层垫板。
为了防止高的挤压单位压力直接传递给模板而造成局部凹陷或变形，必须在凹模底端加上垫板，以便把加工压力均匀分散传递，起到缓冲作用。
凸模固定器及定位环：凸模固定器是将凸模安装在上模上，而定位环则可考虑挤压件的不同直径快速交换，提高了模具的通用性能。
凸模与凹模：冷挤压模具的工作部件，在设计时必须认真对待。
应选用具一定韧性的高强度钢材制造。
凸模与凹模承受了最大的冷挤压单位压力。
为了加强凹模的强度，通常采用预应力组合凹模，可以用二层或三层组合而成。
表1图1图2图3接，不允许有加工刀痕存在。
对于正挤压纯铝空心件的凸模，可采用型式b设计，凸模与芯轴制作成整体。
挤压黑色金属空心件，整体式凸模就不宜采用，在凸模本体与芯轴的直径急剧过渡区就很易断裂。
应当采用型式c与型式d的组合式，使凸模本体与芯轴组合而成。
组合芯轴分固定式c与活动式d。
固定用于芯轴直径较大，而活动式用于芯轴直径较小的环形件。
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Ⅰ型零件压坯示例
4.2.1.1手动模具
A单向压模
B双向压模
C摩擦芯棒压模
实体浮动压模
4.2.1.2机动模具
（1）大截面实体浮动压模 （2）极掌单向压模 （3）套类压坯双向压模 （4）带肩类零件压坯成形模具
（1）大截面实体浮动压模
（2）极掌单向压模
（3）套类压坯双向压模
(4)带肩类零件压坯成形模具
4.2.2Ⅱ型零件压坯的成形模具
Ⅱ型零件压坯成形模具通常由一个上模冲、 两个下模冲及芯棒和阴模构成。
Ⅱ型零件压坯示例
4.2.2.2手动模具
（1）压制带台阶压坯的有压套反压模 （2）压制带外台阶压坯的有压套正压模
（3）压坯的外台阶在中间的压模 （4）压坯的外台阶在中间的压模 （5）压制带外薄锥台压坯的压模 （6）压制带内台阶压坯的反压模 （7）压制带盲孔压坯的压模 （8）压制带内台阶压坯的压模
Ⅲ型零件压坯成形模具通常由两个上模冲、 两个下模冲及芯棒和阴模构成。
Ⅲ型零件压坯示例
Ⅲ型零件压坯示例
1)上下带内台阶的Ⅲ型零件压坯的成形模具
4.2.4 Ⅳ型零件压坯的成形模具
Ⅳ型零件压坯成形模具通常由一个上模冲、 三个下模冲及芯棒和阴模构成。
Ⅳ型零件压坯示例
1)带外台阶的Ⅳ型零件压坯的成形模具
4.1成形模具结构基本方案
从模具结构特点出发，可将零件压坯的形状分成 五种类型；成形模具结构基本方案也为五种；特殊 成形模具结构基本方案为九种。
4.1.1压坯的基本形状
4.1.2成形模具结构方案示例（Ⅰ型）
成形模具结构方案示例（Ⅱ型）
成形模具结构方案示例（Ⅲ型）
Ⅲ
成形模具结构方案示例（Ⅳ型）
第4章.成形模具结构设计与示例
成形模具结构设计的主要依据：
（1）由粉末成形工艺确定压坯的形状、精度和表面粗糙度 （2）由生产批量及设备确定生产方式 （3）由压坯形状和对密度均匀性的要求，确定压制方式 （4）由压制压力、脱模力、压制和脱模行程等确定压机型 号及规格
成形模具结构设计的顺序：
（1）压坯压制上端面的选择 （2）移送装粉 （3）脱模方式的确定 （4）结构方案的确定 （5）计算装粉高度和阴模壁厚
成形模具结构方案示例（Ⅴ型）
4.1.3特殊成形模具结构方案示例（1）
阴模带台肩成形D/D′≤1.25
特殊成形模具结构方案示例（2）
芯棒带台肩成形d/d′≤1.2
特殊成结构方案示例（4）
芯棒后脱成形
特殊成形模具结构方案示例（5）
粉末移送成形
特殊成形模具结构方案示例（6）
粉末吸入充填成形
特殊成形模具结构方案示例（7）
阴模回升成形
特殊成形模具结构方案示例（8）
组合阴模成形
特殊成形模具结构方案示例（9）
复合材料成形
4.2成形模具结构示例
4.2.1 Ⅰ型零件压坯的成形模具 Ⅰ型零件压坯一般是圆筒形、板型等，成形 模具通常由一个上模冲、一个下模冲及芯 棒和阴模构成。
（1）压制带台阶压坯的有压套反压模
（2）压制带外台阶压坯的有压套正压模
（3）压坯的外台阶在中间的压模
4.2.2.3机动模具
（1）压制带外台阶压坯的拉下式压模 （2）带汽缸结构压制带台肩零件压坯的 成形模具 （3）压制带多外台阶压坯的压模
（1）压制带外台阶压坯的拉下式压模
4.2.3 Ⅲ型零件压坯的成形模具
4.2.5Ⅴ型零件压坯的成形模具
Ⅴ型零件压坯成形模具通常由两个上模冲、 三个下模冲及芯棒和阴模构成。
Ⅴ型零件压坯示例
Ⅴ型零件压坯示例
4.3自动送粉机构
自动送粉机构由装粉斗、送粉器和驱动送 粉器的机械装置、液压装置或气动装置组 成。
往复定量供粉机构