[科普中国]-压模制模法

压模制模法是指利用压制或复压出的模具来生产更多模具的一种工艺方法。

压模的制作方法压模由一上部组件1和一下部组件2组成，上部组件1包括一冲头3和一个用于支承冲头3的冲头支承体4，下部组件2包括一个模5和一个用于支承模5的模夹具6。模的中心部5被加工成所需的弯曲形状，而其边缘则经受冲压以便形成边裙部分（部分标号如下图所示）。

如果将一个要加工的材料W放在这样一个压模中，则上、下部组件1和2中的任何一个被移动以便使被放在冲头3和模5间的材料W可被加工成形为所需形状。为了将完全成形的产品W从模上脱下来，一般在冲头3的周围安装多个脱模杆，脱模杆7以这样一种形式即它们可以向下延伸的形式被安装在上部组件1的冲头支承体4上。

然而，这些脱模杆并不只是将完成的成品W从冲头3上脱下，而且在压制成形过程中特别是冲压过程中起着支承加工中的工件的作用，即作为坯料夹具。因此，这些脱模杆通常带有螺旋弹簧8作为提供弹力的手段，然而，在将片金属及类似物质压制成形的场合下，要将一个软合成橡胶材料如一个橡皮垫9安在其前端以防止损坏产品。

然而，这样的弹簧8在弹力上与标准弹簧有严重偏差，垫9随着弹性的逐渐损失除了性能上的降低外，变得具有更严重的偏差。因此，为了用作坯料夹具而使用弹簧8或垫9的这些脱模杆在其弹性支持刀上是互不相同的，由此使得它们不能以一致的力量支承加工中的工件。特别是在压制成形薄片金属的场合，在产品上产生卷曲，成品形状与其尺寸配合公差不能相符，因而增加了次产品率。此外，当使成品从冲头上脱下时，各个脱模杆的脱模力不一致，结果是产品在脱模过程中可能变形。1

铝型材料压模制模技术铝型材挤压工模具的制造也是决定其品质和使用寿命的关键因素之一。由于铝挤压工模具具有一系列特点，因此对铝型材模具制模技术提出了一些特殊要求：

1、由于铝合金挤压工模具的工作条件十分恶劣，在挤压过程中需要经受高温、高压、高摩擦的作用，因此要求使用高强耐热合金钢，而这些钢材的熔炼、铸造、锻造、热处理、电加工、机械加工和表面处理等工艺过程都非常复杂，这给模具加工带来了一系列的困难。

2、为了提高工模具的使用寿命和保证产品的表面品质，要求模腔工作带的粗糙度达到0.8-0.4μm，模子平面的粗糙度达到1.6μm以下，因此，在制模时需要采取特殊的抛光工艺和抛光设备。

3、由于挤压产品向高、精、尖方向发展，有的型材和管材的壁厚要求降到0.5mm左右，其挤压制品公差要求达到±0.05mm，为了挤压这种超高精度的产品，要求模具的制造精度达到0.01mm，采崩传统的工艺足根本无法制造出来的，因此，要求更新工艺和采用新型专用设备。

4、铝型材断面十分复杂，特别是超商精度的薄壁空心铝型材和多孔空心壁板铝型材，要求采用特殊的挤压模具结构，往往在一块模子上同时开设有多个异形孔腔，各截面的厚度变化急剧，相关尺寸复杂，圆弧拐角很多，这给模具的加工和热处理带来了很多麻烦。

5、铝型材挤压产品的品种繁多，批量小，换模次数频繁，要求模具的适应性强，因此，要求提高制模的生产效率，尽量缩短制模周期，能很快变更制模程序，能准确无误地按图纸加工出合格的模了，把修模的工作量减少到最低程度。

6、由于铝合金挤压产品应用范围广泛，规格范围宽广，因此，有轻至数千克的外形尺寸为100mm×25mm的小模子，也有重达2吨以上的外形尺寸为1800mm×450mm的大模子。有轻至几千克的外形尺寸为65mmx800mm的小型挤压轴，也有重达100吨以上外形尺寸为2500mmx2600mm的大型挤压筒。工模具的规格和品质上的巨大差异，要求采用完全不同的制造方法和程序，采用完全不同的加工设备。

7、挤压工模具的种类繁多，结构复杂，装配精度要求很高，除了要求采取特殊的加工方法和采用特殊的设备以外，尚需采用特殊的工装卡具和刀具以及特殊的热处理方法。

8、为了提高工模具的品质和使用寿命，除了选择合理的材料和进行优化设计以外，尚需采用最佳的热处理工艺和表面强化处理工艺，以获得适中的模具硬度和高的表面品质，这对于形状特别复杂的难挤压制品和特殊结构的模具来说显得特别重要。

由此可见，挤压模具的加工工艺小同于一般的机械制造工艺，而是一门难度很大涉及面很广的特殊技术。为了制造出高质量和高寿命的模具，除了要选择和制备优质的模具材料外，尚需要制定合理的冷加工工艺、电加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺。

压模层压板成型工艺复合材料的层压工艺的热压过程，一般分为预热预压和热压两个阶段。

1、第一阶段---预热预压阶段

此阶段的主要目的是使树脂熔化，去除挥发物、浸渍纤维，并且使树脂逐步固化至凝胶状态。此阶段的成型压力为全压的1/3-1/2。

2、第二阶段---中间保温阶段

这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。保温过程中应密切注意树脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶，不能拉成细丝时，应立即加全压。

3、第三阶段---升温阶段

目的在于提高反应温度，加快固化速度。此时，升温速度不能过快，否则会引起暴聚，使固化反应放热过于集中，导致材料层间分层。

4、第四阶段---热压保温阶段

目的在于使树脂能够充分固化。从加全压到整个热压结束，称为热压阶段。而从达到指定的热压温度到热压结束的时间，称为恒温时间。热压阶段的温度、压力和恒温时间，也是由配方决定。

5、第五阶段---冷却阶段

在保压的情况下，采取自然冷却或者强制冷却到室温，然后卸压，取出产品。冷却时间过短，容易使产品产生翘曲、开裂等现象。冷却时间过长，对制品质量无明显帮助，但是使生产效率明显降低。2

浸料压模制模成型工艺预浸料模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。

压制前的准备1、装料量的计算

在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有：

①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算；

②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量；

③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。

2、脱模剂的涂刷

在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，涂刷要均匀。一般情况下，酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂，环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂，聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。

3、预压

将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件，有利于产品质量的提高。

4、预热

在压制前将模压料加热，去除水分和其它挥发份，可以提高固化速率，缩短压制周期；增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械性能，提高模压料的流动性。

5、表压值的计算

在模压工艺中，首先要根据制品所要求的成型压力，计算出压机的表压值。成型压力是指制品水平投影面上单位面积所承受的压力。它和表压值之间存在的函数关系。在模压成型工艺中，成型压力的大小决定于模压料的品种和制品结构的复杂程度，成型压力是选择压机吨位的依据。

压制工艺1、装料和装模

往模具中加入制品所需用的模压料过程称为装料，装料量按估算结果，经试压后确定。装模应遵循下列原则：物料流动路程最短；物料铺设应均匀；对于狭小流道和死角，应预先进行料的铺设。

2、模压温度制度

模压温度制度主要包括装模温度、升温速率、成型温度和保温时间的选择。

①装模温度

装模温度是指将物料放入模腔时模具的温度，它主要取决于物料的品种和模压料的质量指标。一般地，模压料挥发份含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低。反之，要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90℃范围内。

②升温速率

指由装模温度到最高压制温度地升温速率。对快速模压工艺，装模温度即为压制温度，不存在升温速率问题。而慢速模压工艺，应依据模压料树脂的类型、制品的厚度选择适当的升温速率。

③成型温度

树脂在固化过程中会放出或吸收一定的热量，根据放热量可判断树脂缩聚反应的程度，从而为确定成型温度提供依据。一般情况下，先确定一个比较大的温度范围，再通过工艺-性能试验选择合理的成型温度。成型温度与模压料的品种有很大关系。成型温度过高，树脂反应速度过快，物料流动性降低过快，常出现早期局部固化，无法充满模腔。温度过低，制品保温时间不足，则会出现固化不完全等缺陷。

④保温时间

指在成型压力和成型温度下保温的时间，其作用是使制品固化完全和消除内应力保温时间的长短取决于模压料的品种、成型温度的高低和制品的结构尺寸和性能。

⑤降温

在慢速成型中，保温结束后要在一定压力下逐渐降温，模具温度降至60℃以下时，方可进行脱模操作。降温方式有自然冷却和强制降温两种。快速压制工艺可不采用降温操作，待保温结束后即可在成型温度下脱模，取出制品。3

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学