模具設計基礎知識

我國模具行業工程項目技術依然是起步較晚，與發達國家存有不小的差距，近些年來，我國模具行業通過引進外資，吸收了國外模具製造的先進經驗、先進技術及高水平人才，我國模具的設計和製造水平有了很大提高。下面小編給大家講講模具設計基礎知識，有興趣的朋友不妨來看看。

　　一、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)。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：共通部分、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衝頭固定板、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三種形式：整塊式、軛式、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，如採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)塊狀部品採並排組合之模具構造，由於衝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、衝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：以鎖緊螺絲固定、以鍵固定、以形鍵固定、以肩部固定、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牀(或治具銑牀)綜合加工機、治具鏜牀、治具磨牀、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：以螺絲固定、以肩部固定、以趾塊固定、其上部以板件壓緊。母模板之嵌入件固定方法亦有采用壓入配合，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：設有壓入導入部，以隔片調整嵌入件之壓入狀態及正確位置，嵌入件底面設有壓出用孔穴，以螺絲鎖緊時宜採用同一尺寸之螺絲，以利鎖固及鬆開，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：模具安裝於衝牀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，衝頭固定板及壓料板間裝設內導引裝置。衝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衝頭。

(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，內導引裝置貫穿衝頭固定板、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衝頭作用。外導引裝置之主要作用是模具分解及安裝於衝牀時能得到滑順目的。

(5)內導引型：此構造不使用外導引裝置，內導引裝置貫穿衝頭固定板、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衝頭。

　　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：外導引型(模座型或稱主導引)，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衝牀時之刃件對合，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衝牀時之刃件對合外，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、衝頭與母模單元 (圓形)

(1)衝頭單元：圓形衝頭單元依其形狀(肩部型及平直型)長度、維修之方便性，使用衝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、使用壽命及製品或衝屑之處理性，母模單元之組合系列有：使用模板直接加工母模形狀，具有二段斜角之逃隙部，是否要使用背板，不規則母模形狀必須有迴轉防止設計。