復(fù)合模具設(shè)計(jì)規(guī)程一、概述

復(fù)合模具設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠顯著提高生產(chǎn)效率、降低制造成本并保證產(chǎn)品質(zhì)量。本規(guī)程旨在為復(fù)合模具的設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，涵蓋設(shè)計(jì)原則、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程及質(zhì)量檢驗(yàn)等方面。通過(guò)遵循本規(guī)程，可確保復(fù)合模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可實(shí)施性。

二、設(shè)計(jì)原則

（一）功能性優(yōu)先

1.明確模具的使用目的，如沖壓、注塑、彎曲等，確保設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需求。

2.優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少不必要的復(fù)雜零件，提高成型效率。

3.考慮模具的易維護(hù)性和可修復(fù)性，延長(zhǎng)使用壽命。

（二）經(jīng)濟(jì)性考量

1.選擇性價(jià)比高的材料，平衡成本與性能。

2.優(yōu)化加工工藝，減少生產(chǎn)時(shí)間和廢料率。

3.采用標(biāo)準(zhǔn)化零件，降低采購(gòu)成本。

（三）安全性保障

1.防止模具在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)干涉或卡滯，確保操作安全。

2.加強(qiáng)關(guān)鍵部位的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，避免因受力不均導(dǎo)致?lián)p壞。

3.考慮熱脹冷縮對(duì)模具尺寸的影響，預(yù)留補(bǔ)償余量。

三、材料選擇

（一）模具鋼材

1.常用材料：P20、718、H13等，根據(jù)成型溫度和載荷選擇。

2.硬度要求：型腔硬度通常在50-60HRC，支撐件硬度可適當(dāng)降低。

3.耐磨性：選用高碳鉻鋼，提高型腔使用壽命（如500萬(wàn)次以上）。

（二）輔助材料

1.潤(rùn)滑劑：選擇食品級(jí)或工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑，減少摩擦。

2.密封件：使用硅膠或聚氨酯墊圈，防止溢料。

3.定位銷：采用SKF或THK品牌，確保高精度（公差≤0.01mm）。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）型腔設(shè)計(jì)

1.減少圓角半徑，避免應(yīng)力集中（圓角R≥5mm）。

2.優(yōu)化排氣系統(tǒng)，預(yù)留排氣孔（間距≤20mm）。

3.考慮脫模斜度，內(nèi)表面斜度≥5°，外表面≥8°。

（二）模架布局

1.標(biāo)準(zhǔn)模架：采用DME或HASCO標(biāo)準(zhǔn)，如LKM模架系列。

2.動(dòng)靜模配合：間隙控制在0.02-0.05mm，避免漏料。

3.加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)：在受力區(qū)域增加U型或T型筋，提高剛性。

五、工藝流程

（一）設(shè)計(jì)階段

1.繪制3D模型，使用UG或CATIA軟件。

2.進(jìn)行有限元分析（FEA），驗(yàn)證應(yīng)力分布（如最大應(yīng)力≤800MPa）。

3.輸出2D工程圖，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸公差。

（二）制造階段

1.毛坯加工：采用粗鏜→精鏜→珩磨工藝，保證孔徑精度。

2.電火花加工（EDM）：型腔走刀速度控制在20-30mm2/min。

3.熱處理：淬火溫度控制在840-860℃，回火次數(shù)≥2次。

（三）裝配階段

1.清洗模具零件，去除毛刺。

2.使用扭矩扳手緊固螺絲（力矩值參考表1）。

3.進(jìn)行試模，調(diào)整間隙和沖壓壓力（如冷沖壓力≤200噸）。

六、質(zhì)量檢驗(yàn)

（一）外觀檢查

1.型腔表面無(wú)劃痕（深度≤0.02mm）。

2.閉合高度偏差≤0.1mm。

3.模具邊緣鋒利度檢測(cè)，使用輪廓儀測(cè)量。

（二）功能性測(cè)試

1.進(jìn)行10次沖壓試驗(yàn)，觀察卡滯或變形情況。

2.測(cè)量產(chǎn)品尺寸，合格率≥99%。

3.檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)是否順暢，無(wú)滴漏。

表1：常用螺絲扭矩參考表

|螺絲規(guī)格|扭矩范圍（N·m）|

|----------|----------------|

|M6|4-6|

|M8|10-15|

|M10|20-30|

本規(guī)程通過(guò)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)、材料、工藝及檢驗(yàn)流程，為復(fù)合模具的開(kāi)發(fā)提供全面指導(dǎo)，有助于提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體需求調(diào)整參數(shù)。

一、概述

復(fù)合模具設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠顯著提高生產(chǎn)效率、降低制造成本并保證產(chǎn)品質(zhì)量。本規(guī)程旨在為復(fù)合模具的設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，涵蓋設(shè)計(jì)原則、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程及質(zhì)量檢驗(yàn)等方面。通過(guò)遵循本規(guī)程，可確保復(fù)合模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可實(shí)施性。

二、設(shè)計(jì)原則

（一）功能性優(yōu)先

1.明確模具的使用目的，如沖壓、注塑、彎曲等，確保設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需求。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，需深入了解產(chǎn)品材料特性（如塑料熔點(diǎn)、金屬延展性）、成型工藝（如保壓時(shí)間、開(kāi)模速度）及最終產(chǎn)品尺寸公差要求，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)規(guī)劃。避免設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜的功能，以免增加制造成本和維護(hù)難度。

2.優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少不必要的復(fù)雜零件，提高成型效率。具體措施包括采用模塊化設(shè)計(jì)，將模具分解為幾個(gè)獨(dú)立的功能單元（如注射系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)），便于裝配和更換；減少型腔和型芯的移動(dòng)部件數(shù)量，例如通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)成型或滑塊機(jī)構(gòu)替代多動(dòng)程沖壓。同時(shí)，應(yīng)優(yōu)化零件布局，使物料流動(dòng)路徑最短，減少生產(chǎn)周期。

3.考慮模具的易維護(hù)性和可修復(fù)性，延長(zhǎng)使用壽命。在設(shè)計(jì)階段需預(yù)留足夠的檢修空間，如設(shè)置可拆卸的導(dǎo)柱導(dǎo)套、易更換的磨損件（如噴嘴、澆口套），并標(biāo)注清晰的維護(hù)節(jié)點(diǎn)和操作指南。對(duì)于易損部位，可設(shè)計(jì)快速更換機(jī)制，如快換模架，以減少停機(jī)時(shí)間。

（二）經(jīng)濟(jì)性考量

1.選擇性價(jià)比高的材料，平衡成本與性能。需根據(jù)模具的工作環(huán)境（如溫度、濕度、腐蝕性）和使用壽命要求，選擇合適的材料等級(jí)。例如，對(duì)于要求不高的小型模具可選用經(jīng)濟(jì)型預(yù)硬鋼（如C1018），而對(duì)于高精度、長(zhǎng)壽命模具則需采用進(jìn)口模具鋼（如德國(guó)1.2344）。材料成本僅占總成本的30%-40%，但需綜合考慮加工成本、熱處理成本及維護(hù)成本。

2.優(yōu)化加工工藝，減少生產(chǎn)時(shí)間和廢料率。通過(guò)CAE軟件模擬加工路徑，減少刀具空行程和重復(fù)切削；采用高精度模具鋼，降低后續(xù)研磨和拋光的工時(shí)；設(shè)計(jì)分模線時(shí)考慮材料利用率，盡量采用直線或圓形分模，避免不規(guī)則形狀導(dǎo)致廢料率超過(guò)5%。

3.采用標(biāo)準(zhǔn)化零件，降低采購(gòu)成本。優(yōu)先選用市場(chǎng)上常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)模架（如DME、HASCO標(biāo)準(zhǔn)件）、緊固件（如內(nèi)六角螺栓）、導(dǎo)向件（如SKF軸承）和密封件（如NBR密封圈），這些零件具有批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力。非標(biāo)件僅用于特殊功能需求，需嚴(yán)格評(píng)估其成本效益。

（三）安全性保障

1.防止模具在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)干涉或卡滯，確保操作安全。需進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)干涉分析，確?；瑝K、頂桿等運(yùn)動(dòng)部件在最大行程內(nèi)不會(huì)碰撞；設(shè)計(jì)足夠的緩沖機(jī)構(gòu)（如橡膠緩沖墊、液壓緩沖器），避免沖擊損壞模具或產(chǎn)品。對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線，需預(yù)留安全防護(hù)區(qū)域，如設(shè)置光電傳感器或安全門鎖。

2.加強(qiáng)關(guān)鍵部位的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，避免因受力不均導(dǎo)致?lián)p壞。通過(guò)有限元分析（FEA）識(shí)別模具的高應(yīng)力區(qū)域（如型腔轉(zhuǎn)角、加強(qiáng)筋根部），在這些部位增加厚度或設(shè)置加強(qiáng)筋。例如，沖壓模具的型腔轉(zhuǎn)角處建議加厚5-10mm，或采用圓角過(guò)渡設(shè)計(jì)（R≥3t，t為料厚）；注塑模具的澆口套與主流道連接處需進(jìn)行局部淬火處理，提高硬度（60-65HRC）。

3.考慮熱脹冷縮對(duì)模具尺寸的影響，預(yù)留補(bǔ)償余量。模具在高溫工作時(shí)會(huì)膨脹，需在裝配時(shí)預(yù)留0.1%-0.3%的收縮余量。對(duì)于精密模具，可采用分層裝配法，逐步調(diào)整各部件間隙；在設(shè)計(jì)中可考慮溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，如使用熱膨脹系數(shù)較小的材料制作基準(zhǔn)件。

三、材料選擇

（一）模具鋼材

1.常用材料：P20（預(yù)硬鋼，硬度38-42HRC，適合一般注塑模具）、718（中空硬化鋼，硬度預(yù)硬化40-45HRC，適合高精度模具）、H13（熱處理硬化鋼，硬度50-55HRC，適合高溫成型模具）。選擇時(shí)需考慮成型溫度（如PP需≤200℃）、產(chǎn)品尺寸精度（高精度模具需選用SKD61或DC53）及使用壽命（要求＞100萬(wàn)次的模具可選用2738或440C）。

2.硬度要求：型腔表面硬度通常在50-60HRC，以保證耐磨性；支撐件（如滑塊、導(dǎo)柱）硬度可適當(dāng)降低至40-48HRC，以平衡強(qiáng)度和韌性。對(duì)于易磨損區(qū)域（如拋光表面），可局部提高硬度至62-65HRC。硬度測(cè)試需采用洛氏硬度計(jì)，重復(fù)測(cè)試3次取平均值。

3.耐磨性：選用高碳鉻鋼（如Cr12MoV），其碳化物分布均勻，硬度可達(dá)60-64HRC，適合高耐磨模具（如冷擠壓模具）。對(duì)于塑料模具，可選用含鎳的耐磨鋼（如P20+Ni），提高表面光澤度。模具壽命與材料硬度成正比，一般H13鋼的型腔壽命可達(dá)500萬(wàn)次沖壓，而P20鋼僅50萬(wàn)次。

（二）輔助材料

1.潤(rùn)滑劑：選擇食品級(jí)或工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑，減少摩擦。食品級(jí)潤(rùn)滑劑（如EBS、PTFE）適用于食品包裝模具，工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑（如二硫化鉬）適用于金屬成型模具。潤(rùn)滑方式可選用噴涂、浸漬或涂抹，潤(rùn)滑劑涂層厚度需控制在0.01-0.03mm。

2.密封件：使用硅膠或聚氨酯墊圈，防止溢料。硅膠墊圈適用于低溫模具（-40℃至200℃），聚氨酯墊圈適用于高溫模具（-20℃至250℃）。安裝時(shí)需確保壓縮量適中（10%-15%），過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致漏氣，過(guò)松則密封失效。

3.定位銷：采用SKF或THK品牌，確保高精度（公差≤0.01mm）。定位銷材質(zhì)需耐磨（如SUS440C），數(shù)量不少于4個(gè)，均勻分布在模具邊緣（間距≤100mm）。裝配后需進(jìn)行扭矩緊固（參考表1）并做防松處理（如涂膠）。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）型腔設(shè)計(jì)

1.減少圓角半徑，避免應(yīng)力集中（圓角R≥5mm）。對(duì)于尖銳轉(zhuǎn)角（R＜2mm），需進(jìn)行圓角補(bǔ)償設(shè)計(jì)，或采用階梯式過(guò)渡，以降低局部應(yīng)力（應(yīng)力集中系數(shù)可達(dá)3-4倍）。例如，在彎曲模具中，彎曲內(nèi)側(cè)圓角應(yīng)大于料厚的1.5倍（R≥1.5t）。

2.優(yōu)化排氣系統(tǒng)，預(yù)留排氣孔（間距≤20mm）。排氣不暢會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)氣泡或銀紋，需在分模線、加強(qiáng)筋根部、深腔部位設(shè)置排氣槽（寬×深=0.02mm×0.04mm）。排氣槽深度需小于材料熔融層厚度（一般0.05-0.1mm），避免拉傷產(chǎn)品。

3.考慮脫模斜度，內(nèi)表面斜度≥5°，外表面≥8°。脫模斜度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粘連或損壞，對(duì)于復(fù)雜形狀（如深腔）可增加斜度至15°。脫模力計(jì)算公式：F=α·P·L，其中α為斜度（弧度），P為型腔壓力（MPa），L為型腔周長(zhǎng)（mm）。

（二）模架布局

1.標(biāo)準(zhǔn)模架：采用DME或HASCO標(biāo)準(zhǔn)，如LKM模架系列。選擇模架時(shí)需核對(duì)模板厚度（常用50mm、63mm）、導(dǎo)柱導(dǎo)套規(guī)格（如Ф12×45mm）及開(kāi)合模行程。標(biāo)準(zhǔn)模架可縮短開(kāi)發(fā)周期30%，且零件通用性強(qiáng)。

2.動(dòng)靜模配合：間隙控制在0.02-0.05mm，避免漏料。對(duì)于塑料模具，動(dòng)模與定模間隙需考慮材料收縮率（如ABS收縮率1.2%-1.8%），可通過(guò)試模調(diào)整間隙；沖壓模具間隙需根據(jù)材料厚度（t）確定，一般取t/8-t/10。配合精度檢測(cè)需使用千分尺或影像測(cè)量?jī)x。

3.加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)：在受力區(qū)域增加U型或T型筋，提高剛性。加強(qiáng)筋間距一般取50-80mm，厚度為模板厚度的1/3-1/4。設(shè)計(jì)時(shí)可使用CAE軟件模擬筋條剛度，避免局部變形。例如，在注塑模具的推板部位，需設(shè)置環(huán)形加強(qiáng)筋，以承受頂出力（可達(dá)500kN）。

五、工藝流程

（一）設(shè)計(jì)階段

1.繪制3D模型，使用UG或CATIA軟件。需建立參數(shù)化模型，方便后續(xù)修改，并標(biāo)注關(guān)鍵尺寸（如型腔尺寸±0.05mm、公差帶）。模型需包含裝配關(guān)系，如模架各部件的配合方式、頂出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.進(jìn)行有限元分析（FEA），驗(yàn)證應(yīng)力分布（如最大應(yīng)力≤800MPa）。分析內(nèi)容包括模架強(qiáng)度、型腔應(yīng)力、熱變形等。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可降低材料成本20%-25%。例如，在沖壓模具中，可減少支撐柱數(shù)量，通過(guò)優(yōu)化筋條布局分散載荷。

3.輸出2D工程圖，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸公差。工程圖需符合GD&T標(biāo)準(zhǔn)，包括基準(zhǔn)體系、形位公差（如平面度0.02mm）、表面粗糙度（Ra0.8μm）。材料清單（BOM）需詳細(xì)列出零件編號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及熱處理要求。

（二）制造階段

1.毛坯加工：采用粗鏜→精鏜→珩磨工藝，保證孔徑精度?？讖匠叽绻钚杩刂圃凇?.03mm，表面粗糙度Ra0.4μm。加工前需去除模具鋼表面氧化皮，使用電解拋光提高表面光潔度。

2.電火花加工（EDM）：型腔走刀速度控制在20-30mm2/min。電極材料需與模具鋼匹配（如石墨電極加工SKD11），放電間隙設(shè)定為0.08-0.12mm，以保證型腔精度。加工后需進(jìn)行去除毛刺處理，使用超聲波清洗機(jī)清洗。

3.熱處理：淬火溫度控制在840-860℃，回火次數(shù)≥2次。型腔淬火前需預(yù)熱至300-350℃，避免熱應(yīng)力開(kāi)裂；回火溫度設(shè)定為450-500℃，保溫2小時(shí)，以消除內(nèi)應(yīng)力。熱處理后硬度檢測(cè)需逐件進(jìn)行（硬度計(jì)精度±0.5HRC）。

（三）裝配階段

1.清洗模具零件，去除毛刺。使用丙酮清洗劑去除油污，使用研磨膏（粒度200目）去除銳邊。零件裝配前需用丙酮擦拭，確保無(wú)雜質(zhì)。

2.使用扭矩扳手緊固螺絲（力矩值參考表1）。模具組裝順序?yàn)椋耗＜堋颓弧敵鱿到y(tǒng)→冷卻系統(tǒng)→密封件。緊固順序需從中間向邊緣逐步施力，避免局部變形。

3.進(jìn)行試模，調(diào)整間隙和沖壓壓力（如冷沖壓力≤200噸）。試模需制作3-5件樣品，檢測(cè)尺寸合格率（≥98%）、表面質(zhì)量及脫模順暢性。根據(jù)試模結(jié)果調(diào)整模具（如修整型腔、更換導(dǎo)柱），直至滿足要求。

六、質(zhì)量檢驗(yàn)

（一）外觀檢查

1.型腔表面無(wú)劃痕（深度≤0.02mm）。使用表面粗糙度儀檢測(cè)Ra值，型腔表面需達(dá)到Ra0.2μm。劃痕檢測(cè)可通過(guò)白光干涉儀進(jìn)行，測(cè)量深度精度可達(dá)0.01μm。

2.閉合高度偏差≤0.1mm。使用高度尺測(cè)量模具閉合狀態(tài)下的高度，公差帶需控制在±0.05mm。閉合高度不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸波動(dòng)，需校準(zhǔn)模架導(dǎo)柱導(dǎo)套。

3.模具邊緣鋒利度檢測(cè)，使用輪廓儀測(cè)量。型腔工作邊緣硬度應(yīng)≥60HRC，鋒利度檢測(cè)需使用顯微硬度計(jì)（壓頭負(fù)荷10g）。邊緣磨損會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品邊緣粗糙，需定期檢查更換。

（二）功能性測(cè)試

1.進(jìn)行10次沖壓試驗(yàn)，觀察卡滯或變形情況。測(cè)試時(shí)需記錄每次沖壓后的模具狀態(tài)，變形部位可用熱熔膠標(biāo)記。對(duì)于注塑模具，需檢測(cè)產(chǎn)品飛邊厚度（≤0.03mm）。

2.測(cè)量產(chǎn)品尺寸，合格率≥99%。使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）檢測(cè)產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸，公差等級(jí)需達(dá)到IT6。尺寸不合格的產(chǎn)品需分析原因（如模具磨損、材料收縮率變化）。

3.檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)是否順暢，無(wú)滴漏。潤(rùn)滑管路需定期更換密封圈，避免老化導(dǎo)致漏油。潤(rùn)滑劑種類需與模具材料兼容，如P20鋼使用EBS潤(rùn)滑劑會(huì)導(dǎo)致腐蝕。

表1：常用螺絲扭矩參考表

|螺絲規(guī)格|扭矩范圍（N·m）|

|----------|----------------|

|M6|4-6|

|M8|10-15|

|M10|20-30|

|M12|40-60|

本規(guī)程通過(guò)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)、材料、工藝及檢驗(yàn)流程，為復(fù)合模具的開(kāi)發(fā)提供全面指導(dǎo)，有助于提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體需求調(diào)整參數(shù)。

一、概述

復(fù)合模具設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠顯著提高生產(chǎn)效率、降低制造成本并保證產(chǎn)品質(zhì)量。本規(guī)程旨在為復(fù)合模具的設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，涵蓋設(shè)計(jì)原則、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程及質(zhì)量檢驗(yàn)等方面。通過(guò)遵循本規(guī)程，可確保復(fù)合模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可實(shí)施性。

二、設(shè)計(jì)原則

（一）功能性優(yōu)先

1.明確模具的使用目的，如沖壓、注塑、彎曲等，確保設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需求。

2.優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少不必要的復(fù)雜零件，提高成型效率。

3.考慮模具的易維護(hù)性和可修復(fù)性，延長(zhǎng)使用壽命。

（二）經(jīng)濟(jì)性考量

1.選擇性價(jià)比高的材料，平衡成本與性能。

2.優(yōu)化加工工藝，減少生產(chǎn)時(shí)間和廢料率。

3.采用標(biāo)準(zhǔn)化零件，降低采購(gòu)成本。

（三）安全性保障

1.防止模具在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)干涉或卡滯，確保操作安全。

2.加強(qiáng)關(guān)鍵部位的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，避免因受力不均導(dǎo)致?lián)p壞。

3.考慮熱脹冷縮對(duì)模具尺寸的影響，預(yù)留補(bǔ)償余量。

三、材料選擇

（一）模具鋼材

1.常用材料：P20、718、H13等，根據(jù)成型溫度和載荷選擇。

2.硬度要求：型腔硬度通常在50-60HRC，支撐件硬度可適當(dāng)降低。

3.耐磨性：選用高碳鉻鋼，提高型腔使用壽命（如500萬(wàn)次以上）。

（二）輔助材料

1.潤(rùn)滑劑：選擇食品級(jí)或工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑，減少摩擦。

2.密封件：使用硅膠或聚氨酯墊圈，防止溢料。

3.定位銷：采用SKF或THK品牌，確保高精度（公差≤0.01mm）。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）型腔設(shè)計(jì)

1.減少圓角半徑，避免應(yīng)力集中（圓角R≥5mm）。

2.優(yōu)化排氣系統(tǒng)，預(yù)留排氣孔（間距≤20mm）。

3.考慮脫模斜度，內(nèi)表面斜度≥5°，外表面≥8°。

（二）模架布局

1.標(biāo)準(zhǔn)模架：采用DME或HASCO標(biāo)準(zhǔn)，如LKM模架系列。

2.動(dòng)靜模配合：間隙控制在0.02-0.05mm，避免漏料。

3.加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)：在受力區(qū)域增加U型或T型筋，提高剛性。

五、工藝流程

（一）設(shè)計(jì)階段

1.繪制3D模型，使用UG或CATIA軟件。

2.進(jìn)行有限元分析（FEA），驗(yàn)證應(yīng)力分布（如最大應(yīng)力≤800MPa）。

3.輸出2D工程圖，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸公差。

（二）制造階段

1.毛坯加工：采用粗鏜→精鏜→珩磨工藝，保證孔徑精度。

2.電火花加工（EDM）：型腔走刀速度控制在20-30mm2/min。

3.熱處理：淬火溫度控制在840-860℃，回火次數(shù)≥2次。

（三）裝配階段

1.清洗模具零件，去除毛刺。

2.使用扭矩扳手緊固螺絲（力矩值參考表1）。

3.進(jìn)行試模，調(diào)整間隙和沖壓壓力（如冷沖壓力≤200噸）。

六、質(zhì)量檢驗(yàn)

（一）外觀檢查

1.型腔表面無(wú)劃痕（深度≤0.02mm）。

2.閉合高度偏差≤0.1mm。

3.模具邊緣鋒利度檢測(cè)，使用輪廓儀測(cè)量。

（二）功能性測(cè)試

1.進(jìn)行10次沖壓試驗(yàn)，觀察卡滯或變形情況。

2.測(cè)量產(chǎn)品尺寸，合格率≥99%。

3.檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)是否順暢，無(wú)滴漏。

表1：常用螺絲扭矩參考表

|螺絲規(guī)格|扭矩范圍（N·m）|

|----------|----------------|

|M6|4-6|

|M8|10-15|

|M10|20-30|

本規(guī)程通過(guò)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)、材料、工藝及檢驗(yàn)流程，為復(fù)合模具的開(kāi)發(fā)提供全面指導(dǎo)，有助于提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體需求調(diào)整參數(shù)。

一、概述

復(fù)合模具設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠顯著提高生產(chǎn)效率、降低制造成本并保證產(chǎn)品質(zhì)量。本規(guī)程旨在為復(fù)合模具的設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)性的指導(dǎo)，涵蓋設(shè)計(jì)原則、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝流程及質(zhì)量檢驗(yàn)等方面。通過(guò)遵循本規(guī)程，可確保復(fù)合模具設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性和可實(shí)施性。

二、設(shè)計(jì)原則

（一）功能性優(yōu)先

1.明確模具的使用目的，如沖壓、注塑、彎曲等，確保設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需求。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，需深入了解產(chǎn)品材料特性（如塑料熔點(diǎn)、金屬延展性）、成型工藝（如保壓時(shí)間、開(kāi)模速度）及最終產(chǎn)品尺寸公差要求，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)規(guī)劃。避免設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜的功能，以免增加制造成本和維護(hù)難度。

2.優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，減少不必要的復(fù)雜零件，提高成型效率。具體措施包括采用模塊化設(shè)計(jì)，將模具分解為幾個(gè)獨(dú)立的功能單元（如注射系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)），便于裝配和更換；減少型腔和型芯的移動(dòng)部件數(shù)量，例如通過(guò)采用旋轉(zhuǎn)成型或滑塊機(jī)構(gòu)替代多動(dòng)程沖壓。同時(shí)，應(yīng)優(yōu)化零件布局，使物料流動(dòng)路徑最短，減少生產(chǎn)周期。

3.考慮模具的易維護(hù)性和可修復(fù)性，延長(zhǎng)使用壽命。在設(shè)計(jì)階段需預(yù)留足夠的檢修空間，如設(shè)置可拆卸的導(dǎo)柱導(dǎo)套、易更換的磨損件（如噴嘴、澆口套），并標(biāo)注清晰的維護(hù)節(jié)點(diǎn)和操作指南。對(duì)于易損部位，可設(shè)計(jì)快速更換機(jī)制，如快換模架，以減少停機(jī)時(shí)間。

（二）經(jīng)濟(jì)性考量

1.選擇性價(jià)比高的材料，平衡成本與性能。需根據(jù)模具的工作環(huán)境（如溫度、濕度、腐蝕性）和使用壽命要求，選擇合適的材料等級(jí)。例如，對(duì)于要求不高的小型模具可選用經(jīng)濟(jì)型預(yù)硬鋼（如C1018），而對(duì)于高精度、長(zhǎng)壽命模具則需采用進(jìn)口模具鋼（如德國(guó)1.2344）。材料成本僅占總成本的30%-40%，但需綜合考慮加工成本、熱處理成本及維護(hù)成本。

2.優(yōu)化加工工藝，減少生產(chǎn)時(shí)間和廢料率。通過(guò)CAE軟件模擬加工路徑，減少刀具空行程和重復(fù)切削；采用高精度模具鋼，降低后續(xù)研磨和拋光的工時(shí)；設(shè)計(jì)分模線時(shí)考慮材料利用率，盡量采用直線或圓形分模，避免不規(guī)則形狀導(dǎo)致廢料率超過(guò)5%。

3.采用標(biāo)準(zhǔn)化零件，降低采購(gòu)成本。優(yōu)先選用市場(chǎng)上常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)模架（如DME、HASCO標(biāo)準(zhǔn)件）、緊固件（如內(nèi)六角螺栓）、導(dǎo)向件（如SKF軸承）和密封件（如NBR密封圈），這些零件具有批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，價(jià)格更具競(jìng)爭(zhēng)力。非標(biāo)件僅用于特殊功能需求，需嚴(yán)格評(píng)估其成本效益。

（三）安全性保障

1.防止模具在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)干涉或卡滯，確保操作安全。需進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)干涉分析，確?；瑝K、頂桿等運(yùn)動(dòng)部件在最大行程內(nèi)不會(huì)碰撞；設(shè)計(jì)足夠的緩沖機(jī)構(gòu)（如橡膠緩沖墊、液壓緩沖器），避免沖擊損壞模具或產(chǎn)品。對(duì)于自動(dòng)化生產(chǎn)線，需預(yù)留安全防護(hù)區(qū)域，如設(shè)置光電傳感器或安全門鎖。

2.加強(qiáng)關(guān)鍵部位的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，避免因受力不均導(dǎo)致?lián)p壞。通過(guò)有限元分析（FEA）識(shí)別模具的高應(yīng)力區(qū)域（如型腔轉(zhuǎn)角、加強(qiáng)筋根部），在這些部位增加厚度或設(shè)置加強(qiáng)筋。例如，沖壓模具的型腔轉(zhuǎn)角處建議加厚5-10mm，或采用圓角過(guò)渡設(shè)計(jì)（R≥3t，t為料厚）；注塑模具的澆口套與主流道連接處需進(jìn)行局部淬火處理，提高硬度（60-65HRC）。

3.考慮熱脹冷縮對(duì)模具尺寸的影響，預(yù)留補(bǔ)償余量。模具在高溫工作時(shí)會(huì)膨脹，需在裝配時(shí)預(yù)留0.1%-0.3%的收縮余量。對(duì)于精密模具，可采用分層裝配法，逐步調(diào)整各部件間隙；在設(shè)計(jì)中可考慮溫度補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，如使用熱膨脹系數(shù)較小的材料制作基準(zhǔn)件。

三、材料選擇

（一）模具鋼材

1.常用材料：P20（預(yù)硬鋼，硬度38-42HRC，適合一般注塑模具）、718（中空硬化鋼，硬度預(yù)硬化40-45HRC，適合高精度模具）、H13（熱處理硬化鋼，硬度50-55HRC，適合高溫成型模具）。選擇時(shí)需考慮成型溫度（如PP需≤200℃）、產(chǎn)品尺寸精度（高精度模具需選用SKD61或DC53）及使用壽命（要求＞100萬(wàn)次的模具可選用2738或440C）。

2.硬度要求：型腔表面硬度通常在50-60HRC，以保證耐磨性；支撐件（如滑塊、導(dǎo)柱）硬度可適當(dāng)降低至40-48HRC，以平衡強(qiáng)度和韌性。對(duì)于易磨損區(qū)域（如拋光表面），可局部提高硬度至62-65HRC。硬度測(cè)試需采用洛氏硬度計(jì)，重復(fù)測(cè)試3次取平均值。

3.耐磨性：選用高碳鉻鋼（如Cr12MoV），其碳化物分布均勻，硬度可達(dá)60-64HRC，適合高耐磨模具（如冷擠壓模具）。對(duì)于塑料模具，可選用含鎳的耐磨鋼（如P20+Ni），提高表面光澤度。模具壽命與材料硬度成正比，一般H13鋼的型腔壽命可達(dá)500萬(wàn)次沖壓，而P20鋼僅50萬(wàn)次。

（二）輔助材料

1.潤(rùn)滑劑：選擇食品級(jí)或工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑，減少摩擦。食品級(jí)潤(rùn)滑劑（如EBS、PTFE）適用于食品包裝模具，工業(yè)級(jí)潤(rùn)滑劑（如二硫化鉬）適用于金屬成型模具。潤(rùn)滑方式可選用噴涂、浸漬或涂抹，潤(rùn)滑劑涂層厚度需控制在0.01-0.03mm。

2.密封件：使用硅膠或聚氨酯墊圈，防止溢料。硅膠墊圈適用于低溫模具（-40℃至200℃），聚氨酯墊圈適用于高溫模具（-20℃至250℃）。安裝時(shí)需確保壓縮量適中（10%-15%），過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致漏氣，過(guò)松則密封失效。

3.定位銷：采用SKF或THK品牌，確保高精度（公差≤0.01mm）。定位銷材質(zhì)需耐磨（如SUS440C），數(shù)量不少于4個(gè)，均勻分布在模具邊緣（間距≤100mm）。裝配后需進(jìn)行扭矩緊固（參考表1）并做防松處理（如涂膠）。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）型腔設(shè)計(jì)

1.減少圓角半徑，避免應(yīng)力集中（圓角R≥5mm）。對(duì)于尖銳轉(zhuǎn)角（R＜2mm），需進(jìn)行圓角補(bǔ)償設(shè)計(jì)，或采用階梯式過(guò)渡，以降低局部應(yīng)力（應(yīng)力集中系數(shù)可達(dá)3-4倍）。例如，在彎曲模具中，彎曲內(nèi)側(cè)圓角應(yīng)大于料厚的1.5倍（R≥1.5t）。

2.優(yōu)化排氣系統(tǒng)，預(yù)留排氣孔（間距≤20mm）。排氣不暢會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)氣泡或銀紋，需在分模線、加強(qiáng)筋根部、深腔部位設(shè)置排氣槽（寬×深=0.02mm×0.04mm）。排氣槽深度需小于材料熔融層厚度（一般0.05-0.1mm），避免拉傷產(chǎn)品。

3.考慮脫模斜度，內(nèi)表面斜度≥5°，外表面≥8°。脫模斜度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品粘連或損壞，對(duì)于復(fù)雜形狀（如深腔）可增加斜度至15°。脫模力計(jì)算公式：F=α·P·L，其中α為斜度（弧度），P為型腔壓力（MPa），L為型腔周長(zhǎng)（mm）。

（二）模架布局

1.標(biāo)準(zhǔn)模架：采用DME或HASCO標(biāo)準(zhǔn)，如LKM模架系列。選擇模架時(shí)需核對(duì)模板厚度（常用50mm、63mm）、導(dǎo)柱導(dǎo)套規(guī)格（如Ф12×45mm）及開(kāi)合模行程。標(biāo)準(zhǔn)模架可縮短開(kāi)發(fā)周期30%，且零件通用性強(qiáng)。

2.動(dòng)靜模配合：間隙控制在0.02-0.05mm，避免漏料。對(duì)于塑料模具，動(dòng)模與定模間隙需考慮材料收縮率（如ABS收縮率1.2%-1.8%），可通過(guò)試模調(diào)整間隙；沖壓模具間隙需根據(jù)材料厚度（t）確定，一般取t/8-t/10。配合精度檢測(cè)需使用千分尺或影像測(cè)量?jī)x。

3.加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)：在受力區(qū)域增加U型或T型筋，提高剛性。加強(qiáng)筋間距一般取50-80mm，厚度為模板厚度的1/3-1/4。設(shè)計(jì)時(shí)可使用CAE軟件模擬筋條剛度，避免局部變形。例如，在注塑模具的推板部位，需設(shè)置環(huán)形加強(qiáng)筋，以承受頂出力（可達(dá)500kN）。

五、工藝流程

（一）設(shè)計(jì)階段

1.繪制3D模型，使用UG或CATIA軟件。需建立參數(shù)化模型，方便后續(xù)修改，并標(biāo)注關(guān)鍵尺寸（如型腔尺寸±0.05mm、公差帶）。模型需包含裝配關(guān)系，如模架各部件的配合方式、頂出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.進(jìn)行有限元分析（FEA），驗(yàn)證應(yīng)力分布（如最大應(yīng)力≤800MPa）。分析內(nèi)容包括模架強(qiáng)度、型腔應(yīng)力、熱變形等。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可降低材料成本20%-25%。例如，在沖壓模具中，可減少支撐柱數(shù)量，通過(guò)優(yōu)化筋條布局分散載荷。

3.輸出2D工程圖，標(biāo)注關(guān)鍵尺寸公差。工程圖需符合GD&T標(biāo)準(zhǔn)，包括基準(zhǔn)體系、形位公差（如平面度0.02mm）、表面粗糙度（Ra0.8μm）。材料清單（BOM）需詳細(xì)列出零件編號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及熱處理要求。

（二）制造階段

1.毛坯加工：采用粗鏜→精鏜→珩磨工藝，保證孔徑精度?？讖匠叽绻钚杩刂圃凇?.03mm，表面粗糙度Ra0.4μm。加工前需去除模具鋼表面氧化皮，使用電解拋光提高表面光潔度。

2.電火花加工（E