模具是在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造,以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中,用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。 模具具有特定的轮廓或内腔形状,具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离,即进行冲裁;内腔形状可以使坯料获得相应的立体形状
模具一般分为两个部分:动模和定模,或凸模和凹模,它们可分可合。分开时装入坯料或取出制件,合拢时使制件与坯料分离或成形。在冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、压制和压塑过程中,分离或成形所需的外力通过模具施加在坯料上;在挤压、压铸和注塑过程中,外力则由气压、柱塞、冲头等施加在坯料上,模具承受的是坯料的胀力。 模具除其本身外,还需要模座、模架、导向装置和制件项出装置等,这些部件一般都是制成通用型,以适用于一定范围的不同模具。 模具的应用极为广泛,大量生产的机电产品,如汽车、自行车、缝纫机、照相机、电机、电器、仪表等,以及日用器具的制造都应用大量模具。 模具基本上是单件生产的,其形状复杂,对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有很高的要求,所以模具生产需要有很高的技术水平。模具的及时供应及其质量,直接影响产品的质量、成本和新产品研制。因此,模具生产的水平是机械制造水平的重要标志之一。
加工金属的模具按所采用的加工工艺分类,常用的有:冲压模,包括冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等;锻模,包括模锻用锻模、镦锻模等;以及挤压模和压铸模。用于加工非金属和粉末冶金的模具,则按加工对象命名和分类,有塑料模、橡胶模和粉末冶金模等。 冲压模是用于板料冲压成形和分离的模具。成形用的模具有型腔,分离用的模具有刃口。最常用的冲压模只有一个工位,完成一道生产工序。模具的生产一般为单件、小批生产,在制造要求严格、精确。因此多采用精密的加工设备和测量装置。按结构特点,模具一般分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。 平面冲裁模可用电火花加工初成形,再用成形磨削、坐标磨削等方法进一步提高精度。坐标磨床一般用于模具的精密定位,以保证精密孔径和孔距。也可用计算机数控连续轨迹坐标磨床,磨削任何曲线形状的凸模和凹模。 型腔模主要用于立体形状工件的成形,因此在长、宽、高三个方向都有尺寸要求,形状复杂,制造难度较大。象冷挤压模、压铸模、粉末冶金模、塑料模、橡胶模等都属于型腔模,型腔模多用仿形铣床加工、电火花加工和电解加工。将仿形铣加工与数控联合应用,和在电火花加工中增加三向平动头装置,都可提高型腔的加工质量。 计算机数控多轴铣床、坐标磨削和加工中心机床,是型腔模加工的重要设备。型腔的表面研磨和抛光一般采用电动或风动工具,配以各种研磨、抛光轮和研磨膏粉,或采用超声波研磨、挤压珩磨、化学抛光等方法。三坐标测量机和光学投影比较仪是模具制造中常用的精密测量设备。 模具是精密工具,价格昂贵,必须尽量提高使用寿命。
模具的正常失效形式主要有磨损、塌陷断裂、粘合等,不同用途的模具失效形式也各不相同。
提高模具寿命的途径主要是根据应用条件,合理选用模具钢和确定热处理规范。 选用在使用温度下强度高的材料可防止塌陷;提高模具硬度可以减少磨损率;较高的韧性和抗疲劳性能,以及消除电加工的硬化层及加工残余应力,可以阻碍裂纹的产生和发展,防止裂断。 表面处理、润滑和选用抗粘合性能好的模具材料,是延长模具寿命的重要措施。模具工作表面和基体的要求差异很大,很难用一种材料完全合理地满足,但可以在工作部位用镶块、堆焊、喷镀和局部强化的办法提高其综合性能。此外,合理的操作使用,是消除非正常失效、减缓正常失效的另一途径。