模具設計

大到飛機、汽車，小到茶杯、釘子，幾乎所有的工業產品都必須依靠模具成型。用模具生產製件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有“工業之母”的榮譽稱號。

Mold Planner是一款高效率並且具有顧問功能的模具設計輔助軟體。它是由日本電通國際信息服務有限公司自主開發的基於UG（NX）平台的二次開發軟體。在中國由其子公司上海電通信息服務有限公司總代理。

MoldPlanner能解決了模具設計中的哪些課題？

首先，通過模具設計顧問功能，提供自動分模，提供對頂針布局設計，

對冷卻布局設計的顧問功能，解決了模具設計上經驗者不足而

引起的設計質量差的課題。其次，通過自動化放置頂針，冷卻零件，自動化作圖，報表功能，

減少了模具設計中大量的單純枯燥的工作時間，大大提高了工作效率。最後，通過註冊標準零件庫，標準模架庫，通過註冊企業獨自的零件庫，

模架庫，實現了模具設計的標準化，解決了由於模具設計人員技術

水平的參差不齊，離職率大而對模具設計帶來的負面影響的課題。

Pro/ENGINEER連續沖模設計專家

快速進行連續沖模設計

利用定製的解決方案來開發連續沖模的模具能取得最好的效果。有了 Pro/ENGINEER 連續沖模軟體，易於使用的嚮導能指導用戶完成自動的鋼帶布局定義、沖頭模具創建，以及模具組件的放置和修改。文檔、間隙切口和鑽孔均會自動創建，從而使模具設計師能夠避免手動執行容易出錯的任務。

功能和優勢

面向過程的工作流程能自動執行連續沖模的設計和細化工作，從而加快投入生產的速度

包含大型的模具組件和緊固件庫，從而加快詳細設計的速度

加快展平和識別特徵的速度，以便於分段處理

提高了設計靈活性，甚至允許在創建模具后添加新的階段

通過自動完成重複性任務來提高效率，例如創建間隙切口

1．對所設計模具之產品進行可行性分析，以電腦機箱為例，首先將各組件產品圖紙利用設計軟體進行組立分析，即我們工作中所說的套圖，確保在模具設計之前各產品圖紙的正確性，另一方面可以熟悉各組件在整個機箱中的重要性，以確定重點尺寸，這樣在模具設計中很有好處的，具體的套圖方法這裡就不做詳細的介紹了。

2．在產品分析之後所要進行的工作，對產品進行分析採用什麼樣的模具結構，並對產品進行排工序，確定各工序沖工內容，並利用設計軟體進行產品展開，在產品展開時一般從後續工程向前展開，例如一產品需要量五個工序，衝壓完成則在產品展開時從產品圖紙開始到四工程、三工程、二工程、一工程，並展開一個圖形后複製一份再進行前一工程的展開工作，即完成了五工程的產品展開工作，然後進行細緻的工作，注意，這一步很重要，同時需特別細心，這一步完成的好的話，在繪製模具圖中將節省很多時間，對每一工程所衝壓的內容確定好后，包括在成型模中，產品材料厚度的內外線保留，以確定凸凹模尺寸時使用，對於產品展開的方法在這裡不再說明，將在產品展開方法中具體介紹。

3．備料，依產品展開圖進行備料，在圖紙中確定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、鑲件等，注意直接在產品展開圖中進行備料，這樣對畫模具圖是有很大好處的，我所見到有很多模具設計人員直接對產品展開圖進行手工計算來備料，這種方法效率太低，直接在圖紙上畫出模板規格尺寸，以組立圖的形式表述，一方面可以完成備料，另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作，因為在繪製各組件的工作中只需在備料圖紙中加入定位、銷釘、導柱、螺絲孔即可。

4．在備料完成後即可全面進入模具圖的繪製，在備料圖紙中再制一份出來，進行各組件的繪製，如加入螺絲孔，導柱孔，定位孔等孔位，並且在沖孔模中各種孔需線切割的穿絲孔，在成型模中，上下模的成型間隙，一定不能忘記，所以這些工作完成後一個產品的模具圖差不多已完成了80%，另外在繪製模具圖的過程中需注意：各工序，指製作，如鉗工劃線，線切割等到不同的加工工序都有完整製作好圖層，這樣對線切割及圖紙管理有很大的好處，如顏色的區分等，尺寸的標註也是一個非常重要的工作，同時也是一件最麻煩的工作，因為太浪費時間了。

5．在以上圖紙完成之後，其實還不能發行圖紙，還需對模具圖紙進行校對，將所有配件組立，對每一塊不同的模具板製作不同的圖層，並以同一基準如導柱孔等到進行模具組立分析，並將各工序產品展開圖套入組立圖中，確保各模板孔位一致以及折彎位置的上下模間隙配合是否正確。

1． 必需的圖紙、金型仕樣書的內容等的確認：

在正式的金型設計之前，下列圖紙或文件通常要具備：

① 部品圖；②金型設計製作仕樣書；③設計製作契約書；④其他

並且要對上述資料完全理解，不明確處要得到客戶的確認。

2． 把握圖面的概要

部品圖決定了金型設計的最終目的，必須透徹地理解。日本客戶提供的部品圖是按照JIS製圖規定採用三角法繪製的，通常由以下部分構成：

正面圖、平面圖、側面圖、斷面圖、詳細圖、參考圖、註記、公差一覽、仕上記號一覽、標題欄、其他

在視圖過程中要注意以下方面：

① 公差要求較嚴格處；②對金型構造有影響的部位；

② 現有圖面無法理解的部分；④註記中特別突出的事項

⑤特殊的材料和熱處理要求；⑥部品壁厚較薄處（t<0.6mm）

⑦部品壁厚較厚處；⑧外觀上有無特別仕樣要求

⑨三維曲面部分；⑩設計者、日期、納期、價格等

3． 部品立體形狀的理解

部品圖是二維繪製的，要通過視圖轉換成設計者頭腦中的三維形狀，而手繪立體圖對此很有幫助。

準備好紙和鉛筆。

首先繪製出製品的大致外形輪廓，然後再根據自己對部品圖的理解，繪製出部品各部位的斷面圖。

上述這些對將來分型面的確定、入子的分割非常重要。如果條件允許，使用粘土等輔助物來幫助理解會更好。

4．標題欄的檢討

部品圖的標題欄一般註明了圖面中的公差、部品的材料等一些內容，必須要認真研讀。

①部品名；②圖名；③圖番；④材質（包括收縮率）；⑤仕樣，指材質的詳細仕樣，如生產廠家、商品名、樹脂代號；⑥尺度；⑦設計者；⑧變更欄；

5．註記部分的檢討

⑴澆口種類、位置、數量

如無特殊要求，則金型設計者在自行決定后需徵得客戶的同意。

⑵入子分割線的要求

由於入子分隔線會在制品表面形成接痕，影響外觀，尤其對摺疊部位有害，所以設計者應遵守部品圖的規定。

⑶成型品表面划傷等缺陷的規定

金型設計者應避免可能發生上述缺陷的金型結構設計。

⑷未注公差的要求。

⑸成型品形狀及尺寸上的變更需徵得客戶的同意，作為金型設計者來說，不可自行決斷。

⑹主視圖的檢討

主視圖是圖面中尺寸較集中的地方，確認兩側公差及片側公差，並標記其中較嚴格者。

⑺其他各視圖的檢討。方法同上

⑻必要型締力的檢討

熔融樹脂在注射時，會在金型分型面上產生一個相當大的注射壓力。如注射機最大型締力小於注射壓力，則模板之間就會產生縫隙，發生溢邊現象。必要型締力的計算如下：

F=P×A F：必要型締力（Kg）

P：注射壓力（Kg/cm2），取300～500，視成型條件而定

A：製品在注射方向上的投影面積cm2

⑽必要射出體積的檢討

在選擇注射機時，要進行射出體積的檢討。

包括聊吧、製品在內的體積總和要小於注射機最大注射量的1/2～2/3

⑾其他事項

如客戶提供的資料不全，需跟客戶聯繫，取得全部資料。

使用彩筆標記出自己認為較重要的，以利於下一步的設計。

下圖是金型設計工作的大致流程：

初期檢討→成型品基本圖設計→金型構造設計→部品圖設計→檢圖→出圖

塑料注射金型的設計從成型品基本圖的設計入手，其正確與否決定了成型製品的好壞。

下面就成型品基本圖的設計手法進行講解：

1． 了解成型材料的特性

最關鍵的是流動性能的好壞和收縮率的大小

2． 可充填性的檢討

應全面考慮以下幾個方面：

①型腔可否完全填充；②溶接痕的位置；③氣泡的發生；

③成型品的變形；⑤點澆口的切斷痕；⑥其他

在設計工作中，根據工作條件，採用下述方法來分析驗證：

① 類似金型的比較；②流動比（L/T）的計算；③CAD、CAE

3． 澆口位置的確定

4． 澆口形狀的確定

5． 分型面的確定

應參照下述原則：

① 盡量採用平面;②易於加工；③無離型不良發生；④外觀上分割線無影響處.

6． 金型製作寸法的決定

由於塑料冷卻以後的收縮性，故金型製作寸法要考慮“成型收縮率”，方法如下：（以收縮率0.2%為例）

①兩側公差： L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5

②片側公差： L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96

經過上述方法計算出的寸法，要經過以下兩方面的補正：

① 金型製作上可修改性的補正。

② 奇數寸法的偶數化。

7． 拔模斜度的決定（固定側）

為防止離型不良，有必要在固定側型芯處設置拔模斜度，但要在成型品公差範圍內，一般以30’～3°為宜。

8． 拔模斜度的決定（可動側）

如有必要，可動側也可加拔模斜度，但一般可不加。如有頂出不良，可通過加裝頂桿的方法來解決。

9． 頂桿的配置

按照以下原則：

① 頂出面積儘可能大，因細小的頂桿孔難以加工。

② 盡量採用圓頂桿，因方頂出孔難以加工（但利用鑲件分割線做出的較簡單）。

③ 頂桿要配置在型芯附近。

④ 頂桿孔周圍最小1mm壁厚保證。

10． 生產數的記入

成型品基本圖完成以後，即可開展最重要的工作-金型構造圖面的設計。這部分工作占金型設計全部研討工作的80%。下面就是具體的設計流程：

1．成型機金型取付仕樣的確認：

① 滑桿間距的確認

金型大小不可超過滑桿間距，通常要留20mm以上的安全距離。

② 最小型厚的確認

金型的型厚要大於注射機的最小型厚

③ 最大開模行程的確認

④ 最大鎖模力的確認

⑤ 理論射出容量的確認

⑥ 定位圈直徑的確認（以選擇定位圈型號）

⑦注射機噴嘴先端形狀的確認（以選擇澆口套型號）

⑧ 最大型厚的計算

T=最小型厚+最大開模距離-S1-S2-S

2． 型腔配置方法的檢討

對於多型腔模具而言，要妥善安排型腔位置，使之投影中心完全位於模架中心上，並使流道最短地達到均衡進料。

3． 型腔壁厚度的確定

4． 模架的選擇

對於塑料注射模具而言，模架均已標準化。該公司均採用日本FUTABA（雙葉）的模架。在選擇模架時，除了大小規格外，應確認以下方面：

① 導柱導套的位置，有的導柱在固定側，而有的在可動側。根據需要來選擇。

② 對於各模板的厚度，應結合成型品基本圖來確認。一般來說，要使鑲件非成形部分的長度在30mm左右為宜。

③ 目前我們有FUTABA的標準模架CAD庫，可使用它來快速生成模架圖。

5． 分型動作的決定

在模板厚度確定后，進行分型動作的檢討。

① 固定側型板與流道板之間的開模距離S1

S1=點澆口套長度+澆口套長度+10～20

② 流道板與固定側座板之間的開模距離S2

S2=拉料勾勾頭長度+3mm安全距離

③ 止動螺栓長度決定

L=固定側型板厚+S1

④ 止動螺栓頭部長度決定

⑤ 支撐導柱長度決定

L=固定側型板厚+S1+流道板厚+S2+固定側座板厚

⑥ 拉料勾長度決定

⑦ 流道頂出裝置決定

⑧ 澆口套周邊機構決定

⑨ 要做到使成形品頂出后自然落下的模具布局

6． 澆口套採用PUNCH市販品

7． 開模次序的確定，並採用相應機構來確保這種開模次序的實現.

8． 流道從流道板順利脫出的方法：

採用RUNNER EJECTING SET(MISUMI)

9．支撐柱配置的檢討

在注射時，注射機會在可動側型板的底部產生一個瞬間的注射壓力，引起型板變形。為防止此種現象發生，可在模架中設置支撐柱，以不妨礙頂桿和力征安排在每個型腔附近為原則.

10． 冷卻水孔的決定

為了恆定模具溫度，必須開設冷卻水孔，通以冷卻用水。

冷卻水孔的大小與冷卻效率關係不大，中等大小的模具一般採用ф8.5的水孔即可，介面處採用PT1/8的管螺紋。

冷卻水孔的位置與數量與冷卻效果有密切關係，在確定時，應儘可能地靠近型腔和儘可能地多，但不要發生干涉。

11． 頂出部分的配置

結合成形品基本圖，合理配置頂桿位置，注意不要與冷卻水孔及支撐柱等部件發生干涉。

12． 澆口套的配置

澆口套頭部SR寸法要比注射機噴嘴的SR寸法大1mm左右。

澆口套開口處ф寸法要比注射機噴嘴的ф寸法大0.5mm左右。

對於錐度來說，採用片側1°比較好。

13．定位圈的配置

結合成形機仕樣，採用PUNCH市販品。

14．排氣道的配置

為了使型腔內空氣順利排出，有時需設排氣道。不過一般設計中不予考慮，生產中如發現有排氣不良，再予以解決。

15． 頂出導柱與頂出導套的設計

為了提高頂出部件運動的精度，從而延長頂桿、型芯壽命，防止頂桿拉傷，可設計頂出導柱與頂出導套。

16． 部品番號的確定

該公司制定有金型用部品番號的命名規則，按此規則進行確定。

17． 其他

至此，金型的構造設計基本完成。

在進行構造設計完成以後，根據成形品基本圖和金型構造圖進行金型部品圖設計，包括下述內容：

⑴設計需加工的部品圖面。

⑵外構件追加工部品圖面。

⑶購入部品仕樣書。

1． 型腔部分的設計：

⑴從金型構造圖中把型腔部分的外形提取出來。X-Y方向與模板嵌合，注意公差與配合。Z方向採用螺釘或掛鉤或鍵固定均可。

⑵成形部分形狀與寸法

根據成形品基本圖來決定，並考慮以下方面：

① 成形品寸法公差。

② 與別的部品之間的關係（配合）等。

③ 便於金型的修正。

④ 機械加工方法所能達到的加工能力。

⑤ 加工費用。

⑥ 其他。

⑶型芯均採用掛鉤的形式與型腔件配合，X-Y方向用公差來嚴格控制。

⑷澆口設計

⑸固定方法

⑹材質、硬度的決定

考慮以下方面：

① 成形品的形狀、寸法精度維持機能。

② 成形品表面品質決定機能。

③耐衝擊，剛性、強度要足夠。

④耐腐蝕性。

⑤耐磨性。

⑥機加工性。

⑦鏡面特性。

⑧熱傳導性。

⑨熱處理性。

⑩ 材料價格。

2． 固定側型芯的設計

形狀與寸法根據成形品基本圖確定。

材質的選擇參考上面的內容。

可動側型芯、型腔設計大致與固定側相同，但多出頂出部分的設計內容。

至此，金型部品圖中與成形有關的部分已完成，下面進行金型構造部分的部品設計。

部品圖設計完了以後要進行檢圖，這與設計工作同等重要。在投入生產前發現錯誤，要比在生產中或完成後才發現要節省大量的金錢與精力。

檢圖工作，可由設計者自身承擔，也可由第三者擔任。在檢圖中應把握如下原則：

⑴詳細設計、重要設計檢查時，最好在精力充沛時進行。

⑵連續工作1～2小時，應休息10～15分鐘，保持頭腦清醒。

⑶不要懼怕失敗，在失敗中取得成長的經驗。

⑷不要從詳細設計著手，應從總體方案開始，這樣容易發現大的原則性的錯誤。

⑸可調查類似金型在使用過程中發生的問題，並與自己的設計工作相對照。

檢圖工作主要內容如下：

1． 重要的原則性的項目

⑴根據型芯、型腔明細表，有無遺漏設計的部分。

⑵金型取數是否合適。

⑶分型面的設置是否正確？是否滿足金型仕樣書的要求？

⑷型腔可否完全填充？

⑸製作費用是否在預算範圍內？

⑹成形品生產成本是否在預算範圍內？

⑺金型納期可否完成？

⑻為保證納期，是否採取了合理的措施？

⑼成形品型腔可否順利脫出？

⑽成形品型芯可否順利脫出？

⑾澆口、流道的配置有無不當？

⑿冷卻水道有無干涉處？

⒀支撐柱、頂桿、定出導向柱有無干涉？

⒁成形收縮率計算是否正確？

⒂鑲件分割方式是否正確？

⒃兩側相互配合的部件設計是否正確？

⒄成形機取付仕樣是否滿足要求？

⒅其他特殊要求是否滿足？

2． 金型構造方面的檢討

⑴目前的設計正確與否，有無可以改進之處？

⑵樹脂流動的預想是否正確？

⑶型芯、型腔離型對策正確與否？

⑷滑塊與滑動型芯的設計是否正確？

⑸配合處公差是否正確？

⑹排氣道是否合適？

⑺配合間隙是否合適？ ⑻裝配時是否困難？

⑼拆卸是否方便？

⑽對白化現象有無預防？

⑾兩側各部件之間有無干涉？

3． 進行詳細檢討的部分：

⑴有無尺寸相互不一致處？

⑵斷面形狀正確與否？

⑶部品個數是否正確？

⑷部品材質是否正確？

⑸型板剛性是否滿足要求？

⑹型腔剛性、強度是否滿足要求？

⑺澆口形狀是否合適？

⑻加工方法是否經過妥善考慮？

⑼電極設計是否正確？

⑽標準部品發注書是否有誤？

⑾客戶仕樣變更部分是否已全部變更？

⑿廢舊圖面是否已被替換？

⒀寸法公差、表面粗糙度有無過於嚴格處？

⒁機械加工性是否適當？

一. 前言

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. 模板構成及規格

1． 模板構成

衝壓模具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)． 模具的數字化分析模擬－－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)． 定製適合該公司模具設計標準件及標準設計過程；

(6)． 模具生產管理。

2． 模具規格

(1).模具尺寸與鎖緊螺絲

模板尺寸應大於工作區域，並選擇標準模板尺寸。模板鎖緊螺絲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).模板厚度

模板厚度選擇與模具構造、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盡量少，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. 模板設計

連續模具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精度、生產數量、模具加工設備與加工方法、模具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)場合將採用兩塊或多塊一體型並用。

2． 軛式

軛式模板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。此軛式模板構造優點有：溝部加工容易，溝部寬度可調整，加工精度良好等。但剛性低是其缺點。

軛式模板設計注意事項如下：

(1).軛板構部與塊狀部品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).軛板兼具塊狀部品保持功能，為承受塊狀部品側壓及面壓，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).塊狀部品分割應同時考慮其內部形狀，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形狀。

(4).軛板組入許多件塊狀部品時，由於各塊狀部品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傾斜。此現象是衝壓尺寸不良、沖屑阻塞等衝壓不良重要原因，因此必須有充分的對策。

(6).軛板內塊狀部品固定方法，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，此構造加工累積公差少、剛性高，分解及組立時精度再現性良好。由於具有容易機械加工、加工精度由工作機械決定、最後調整工程少等優點，鑲入式模板構造已成為精密衝壓模具主流，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。鑲入式模板構造注意事項如下所述：

(1).嵌入孔穴加工：模板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線割加工。

(2).嵌入件固定方法：嵌入件固定方法決定因素有不變動其加工的精度、組立及分解容易性、調整可能性等。嵌入件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螺絲，以利鎖固及鬆開，E.為防止組立方向失誤，應設計防呆倒角加工。

五. 單元化設計

1． 模具對準單元

模具對準單元亦稱為模具刃件對合引導裝置。為確實保持上模與下模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構造，沖頭固定板及壓料板間裝設內導引裝置。沖頭與母模對合利用固定銷及外導引裝置。內導引裝置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，正確地保持各塊板位置關係性以保護沖頭。

2． 導注及導套單元

模具導引方式及配件有導注及導套單元種類有兩種：(A).外導引型(模座型或稱主導引)，(B).內導引型(或稱輔助引)。另行配合精密模具要求，使用外導引與內導引並用型需求性高。

(1).外導引型：一般上使用於不要求高精密度模具，大多與模座構成一單元販賣，主要作用是模具安裝於沖床時刃件對合，幾乎沒有衝壓加工中動態精度保持效果。

(2).內導引型：由於模具加工機進展，最近急速普及。主要作用除了模具安裝於沖床時刃件對合外，亦有衝壓加工中動態精度保持效果。

(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處理性，母模單元組合系列有：(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：

(A).確保彈簧自由長度及必要的壓縮量 (壓縮量大彈簧宜置於壓料板凹穴)。

(B).初期的彈簧壓縮量 (預壓縮量) 或荷重調整有無必要。

(C).考量模具組立或維護保養容易性。

(D).考量與沖頭或壓料螺栓長度關係。

(E).考量安全性 (防止彈簧斷裂時飛出)。

5． 導引銷單元 (料條送料方向定位)

(1)..導引銷單元：導引銷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形式，由於要求導引銷突出於壓料板量達到一定及防止模具上升時容易帶上被加工材料，壓料板剛性及導引形式有必要注意。

(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) 或引伸工程切邊加工，其位置定位系利用製品孔及引伸部內徑。

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).料條寬度方嚮導引裝置，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。

(3).起始停止導引裝置，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).掛鉤停止機構，(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 (利用胚料外形)，(B).固定銷導料型 (利用胚料孔穴)，(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變形及使導引銷確實發生作用。(C).升料及導料銷型，兼具導料功能，連續模具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跳於母模表面以避免模具損壞及不良衝壓件產生。

(3).頂出單元：頂出單元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

固定銷單元形狀及其尺寸依標準規格需要而設計，使用時注意事項有：(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).置於上模部份場合，應設計防止落下機構以防止其掉落。(E).採用一方壓入配合一方滑動配合場合，滑動側固定銷孔稍微大於固定銷。(F).固定銷數量以兩隻為原則，盡量選擇相同尺寸。

9． 壓料板單元

壓料板單元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變化量是否超過其基準而停止沖床運轉。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).下模內裝設檢出銷形式，當料條一部與檢出銷接觸而檢知。

最近利用接觸方式檢出方法將有所改變，使用近接開關事例有增加趨勢。

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，(B).利用模具切斷裝置將其細化。又後者方式有兩種：(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切斷單元。

12． 高度停止塊單元

高度停止塊單元主要作用是正確地決定上模下死點位置，其形式有下列兩種：(A).衝壓加工時亦經常接觸方式，(B).組裝時才接觸，衝壓加工時不接觸方式。還有，當模搬運、保管時，為防止上模與下模接觸，最好於上模與下模間置入隔塊。當精度要求無必要時，其使用標準可採用螺絲調整型。

1． 標準部品及規格

模具用標準規格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． 沖頭設計

沖頭依其功能可大致分為三大部份：(A).加工材料刃部先端 (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).刃部與柄部連結部份 (中間部)。

沖頭各部份設計基準分別從 (A).切刃部長度，(B).切刃部研磨方向，(C).沖頭固定法及柄部形狀等方面簡述。

(1).切刃部長度：階段型沖頭切刃部長度設計宜考慮加工時不會產生側向彎曲、與壓料板運動部份間隙應適當。壓料板與沖頭切刃部關係有引導型及無引導型，切刃部直段長度將有所不同。

(2).切刃部研磨方向：切刃部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).沖頭固定法及柄部形狀：沖頭柄部大致分為直段型與肩部型兩種，其固定方式選用因素有製品及模具精度、沖頭及沖頭固定板加工機械與加工方法、維護保養方法等。

(4).柄部尺寸及精度：沖頭柄部尺寸及精度將隨沖頭固定方式而有不同要求。

(5).沖頭長度調整方法：沖切沖頭長度因再研磨加工而減短，為與其他工程如 (彎曲、引伸等) 沖頭長度保持平衡及維持沖頭設計長度，有必要調整沖頭長度。

(6).配合衝壓加工沖頭設計：為達到大量生產時衝壓製品品質安全及無不良品產生，模具方面有必要考慮下列事項：A.沖頭加工研磨方向要同一性，表面宜施以拋光處理。B.為防止沖屑浮上，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).配合加工法沖頭設計：沖頭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加工變為困難，此時沖頭宜加以分割處理 (采組合方式)

3. 沖頭固定板設計

沖頭固定板厚度與模具及荷重大小有關係性，一般上為沖頭長度30~40%，還有沖頭引導部長度宜高於沖頭直徑1.5倍。

4． 導引銷 (沖頭) 設計

導引銷 (沖頭) 引導部直徑與材料導引孔間隙，其尺寸及突出壓料板量依材料厚度而設計，導引銷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，很適合用於小件高速衝壓，推拔角度決定因素有衝壓行程、被加工件材質、導引孔大小，加工速度等。推拔角度大時較容易修正被加工材料位置，但推拔部長度將變長。推拔部與圓筒部連接處宜滑順。

5． 母模設計

(1).沖切母模設計

沖切母模形狀設計應考量要項有：A.模具壽命及逃角形狀，B.母模剪角，C.母模分割。

(A).模具壽命及逃角形狀：此設計是非常重要的事項，如設計不正確將會造成沖頭破損、沖屑堵塞或浮上、毛邊發生等衝壓加工不良現象。

(B).母模剪角：外形沖切時為減低其沖切力，母模可采剪角設計，剪角大時沖切力減低亦大，但易造成製品反曲及變形。

(C).母模分割：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).彎曲母模設計

彎曲加工用母模設計，為防止回彈及過度彎曲等現象發生，U形彎曲加工用母模部形狀為雙R與直線部 (斜度為30度) 組合，最好近似R形狀。R部形狀經成形研磨或NC放電加工后應施以拋光處理。

(3).引伸母模設計

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場合，母模R值要取小，約為板厚1-2倍，一般上圓筒及方筒引伸母模大多引伸部作成直段狀，為防止燒著發生、潤滑油油膜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。特別是引縮加工場合，此直段部有必要盡量少。

6． 沖頭側壓對策

衝壓加工時沖頭左右承受均等荷重是最佳理想 (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偏移，造成模具間隙部份變大或變小 (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) 製品宜采兩排布列方式，(C).沖頭或母模裝設側壓擋塊，切刃側面設有導引部 (尤其是切斷及分斷加工)。

7． 壓料板設計

壓料板功能有剝離付著於沖頭材料及導引細小沖頭作用，依功能不同其設計內容有很大的不同。壓料板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。

壓料板與沖頭間隙值宜小於模具間隙半 (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.壓料板與沖頭間隙值及沖頭導引部長度，2.輔助導柱與壓料板裝設標準及壓料板逃部設計，3.可動式壓料板於衝壓加工時為防止傾斜發生對策，4.固定式導料板與壓料板導引銷孔尺寸關係，5.固定式壓料板材料導引部與被加工材料寬度關係。

8． 背壓板設計

衝壓加工時主要作用件 (沖頭、壓料板、母模) 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背面) 背壓板使用方式有局部使用與全面使用兩種形式。

模具設計軟體

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，無形中，就落在你的後面了。常用模具設計軟體有AUTOCADPro/EUGSWCImatron，mishiong 等等。

模具設計與製造專業的培養目標是：培養德、智、體、美等方面全面發展，具有良好的職業素質，面向製造行業，從事模具設計、模具加工工藝編製、衝壓和塑料成型加工、數控機床的操作以及生產管理等工作的高等技術應用性專門人才。體現為製造方面達到模具製造的補師水平，設計方面達到助理設計師的水平。

模具加工方向①模具加工生產組織；②模具數控編程加工；③模具三維設計；④產品開發三維設計。其他技術類方向：生產管理、物流管理、設備管理、質量管理、項目管理以及產品開發、汽車工業、機械製造工藝師、CNC工程師等。

一、定義

模具設計師指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，應用數字化設計工具，提高模具設計質量，縮短模具設計周期等方面的工作人員。簡單地說就是在一個產品生產出來之前先做出一個模型，而模具設計師就是設計這個模型的人。

模具設計是很複雜的工作，最基本的要求是每套模具之間必須恰到好處地配合。比如一個隨身聽需要近百套模具製作出來，每一個配件之間的介面都要嚴絲合縫。

二、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．模具的數字化分析模擬——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．定製適合該公司模具設計標準件及標準設計過程；

6．模具生產管理。

三、申報條件

（一）．三級模具設計師（具備以下條件之一者）

1．具有以高級技能為培養目標的技工學校、技師學院和職業技術學院本專業或相關專業畢業證書。

2．具有本專業或相關專業大學專科及以上學歷證書。

3．具有其他專業大學專科及以上學歷證書，連續從事本職業工作1年以上，經三級模具設計師正規培訓達規定標準學時數，並取得結業證書。

（二）．二級模具設計師（具備以下條件之一者）

1．取得三級模具設計師職業資格證書后，連續從事本職業工作2年以上。

2．取得三級模具設計師職業資格證書後，連續從事本職業工作2年以上，經二級模具設計師正規培訓達規定標準學時數，並取得結業證書。

3．具有本專業或相關專業大學本科學歷證書，取得三級模具設計師職業資格證書後，連續從事本職業工作3年以上。

4．取得碩士研究生及以上學歷證書後，連續從事本職業工作2年以上。

國際鑄業網訊，目前，加工行業在我國工業發展道路中扮演著極其重要的角色，尤其是當下，我國五金模具磨料行業仍處於低端發展水平，高端產品少之又少，技術方面更是與當下市場的發展要求有著不小的差距。

國產五金行業模具產業發展趨勢主要模具產品應該向更大型、更精密、更複雜及更經濟快速方面發展，但是目前我國五金模具磨料行業發展面臨的主要問題如下。

研發力量薄弱，創新成果少。研發力量薄弱與行業企業規模小，科研人員少有關，但更重要的是企業領導需要有協同創新的意識，企業領導也需要加強學習、創新觀念，才能有創新成果。

產能過剩問題突出。棕剛玉目前產能430萬噸左右，產能利用率不足百分之三十，據分會掌握的情況還有在建、擴建產能25萬噸左右，必將進一步加劇過剩產能的產生。綠碳化硅產能200萬噸左右，產能利用率百分之十五左右，落後產能還大量存在，企業在調整產品結構，淘汰落後產能方面動作遲緩。產品同質化嚴重，在電價、人力成本、原材料成本不斷增加的情況下，企業只能用降低價格來攤低成本，這也是價格一直上不去的重要原因。

清潔生產方面還存在突出問題，尤其是冶鍊，磨料加工過程中廢水、廢氣、粉塵等污染物的排放缺乏治理。磨料磨具為喻為"工業的牙齒",其在鐵路建設中承擔著不可或缺的角色。伴隨著我國鐵路建設的進一步推進，用於鐵路加工的磨床、設備，以及鋼軌修整的強力磨砂輪等，都面臨著巨大的發展空間。

因此，五金磨料模具行業人要足夠重視起來，不僅僅提高自己自身的形象和品牌，更能應用到國內很多行業當中去。根據國家政策來及時調整發展導向結構，儘快滿足市場的需求。