低熔点合金模具是采用熔点较低的有色金属合金作为制模材料，以样件为基准，在熔箱内铸造成形的一种模具。这种模具的凸模和凹模可以同时铸造形成。铸造得到的凸模和凹模之间间隙均匀，使用时不需再调整。在压力机上可直接铸造制模，铸后即可使用。制模材料可反复使用。
低熔点合金模具具有制模工艺简单、周期短、成本低，有利于提高冲压件品质等优点。
低熔点合金模具已广泛位用于汽车、拖拉机、家电、日用五金及陶瓷和橡胶等工业部门。低熔点合金制模材料及其性能参见第九章。
1．低熔点合金模的设计原则
所有低熔点合金成形模都是依靠样件铸造制模。样件可以用金属材料或非金属材料(玻璃钢)或工件改造制成。样件的形状尺寸依据模具型腔确定，它的精度和表面品质决定着铸造制取获得的模具型腔的精度和品质。
设汁样件必须满足以下要求：
1）样件应根据产品零件图或零件的工艺模型设计，必须有正确的几何形状和精确尺寸以及表面粗糙度。
2）应具有足够的强度和刚度，保证在铸造制模过程中不变形，所以制得的模具上一般都布置加强肋。
3）样件的厚度与零件的厚度相符，而且厚度均匀。
4）样件上要合理布置一定数量的合金溢流孔。
5）样件上应设计合理的拔模斜度，一般取l
～3，大件取大值，可达5，避免倒锥现象发生。
2．低熔点合金模具的铸造制模工艺低熔点合金模具的铸造制模工艺分自铸造制模工艺和浇注模制模工艺两大类。
把熔箱内的合金熔化，浸放样件及凸模连接板，待合金冷却后分模，样件将合金分隔成凸模和凹模，这种铸模工艺称为自铸造制模，如图7 —89。如果自铸造制模在压力机上进行，称为机上自铸造制模。如果不是在压力机上进行．称为机下自铸造制模。
图89 自铸造制模工艺示意图
a) 熔化合金 b) 放样件 c)合模冷却d) 分模成形
把样件和其他零件预先安装、调整好位置，将熔化合金浇人型腔内，合金冷却后分模。由样件将合金分隔成凸模和凹模。这种铸造制模工艺称为浇注模制模工艺。如图90昕示。此过程如果在压力机上进行。称为机下浇注模制模，如果不是在压力机上述行，称为饥下浇注模。
图90 浇注模制工艺示意图
a)铸造型腔 b) 在型腔内装样件 c)浇注合金 d) 分模成形
对于薄料冲裁以及板材成形r艺可采用来源广泛、价格便宜、制作l方便的锌基合金做模具的工作元件。锌基合金一般采用
99.95%、
99．7％、
99、95％的电解铜和
99、95％按比例配制而成，其熔点在380
c左右，称为中熔点合金。其强度和硬度低于普通碳钢而高于以铋锡为主的低熔点合金。这些合金元素在自然界中含量丰富，价格便宜，熔点低，硬度低，所以加工方便，制模周期短。由于薄板冲裁模经常采用凸模冲制凹模型腔的方法，冲裁间隙易于保证。其模具成本较钢模大大降低，用其做成形模具时．使用寿命又大大高于低熔点合金模。
目前锌基合金的熔炼工艺有两种方法。即直接熔炼法和中间合金熔炼法(见第九章)。
1．锌基合金冲裁模
在新产品试制阶段或批量小于1000件的薄板小批量生产时，可以用锌基合金做冲裁用的凸模和凹模。
对于批量小于2000件有一定品质要求的落料件，通常采用锌基合金凹模和钢制凸模。
对于批量小于2000件有一定品质要求的冲孔件，通常采用锌基合金凸模和钢制凹模。
锌基合金模具的结构和普通钢制冲压模具类似，在生产中有单工序模(通常用锌基合金做凹模)、复合模(通常用锌基合金做落料凹模，如图9l所示)和级进模(通常用锌基合金做落料凹模，如图92所示)。
图91 锌基合金复合模
1— 模座 2—螺钉 3—弹簧 4—凸模固定板 5—冲孔凸模 6—顶件器 螺钉、销钉
8—导柱、导套 9—下模座 10—卸料板 11—螺钉 12—凸凹模 13—垫板 14—卸料螺钉 15—锌基合金凹模
图92锌基合金级进模
1—上模座 2—凸模固定板 3—凸模 4—螺钉、销钉 5—冲孔凸模 6—卸料螺钉、弹簧
导柱、导套 8—下模座 9—冲孔凹模 10—凹模固定板 11—锌基合金凹模 12—螺钉
图93和图94所示也是锌基合金复合模。图7--93所示模具生产多孑L型托盘，图94所示模具生产一种容器。
图93 托盘落料冲孔复合模
1—销钉 2—螺钉 3—下模座 4—顶杆 5—凸模垫板 6—凸模固定板 凸模
8—顶块 9—锌基合金凹模 10—卸料板 11—卸料橡皮 12—凸凹模固定板
13—凸凹模 14—螺钉 15—凸凹模垫板 16—顶块 1螺钉 18—销钉
19—模柄 20—打杆 21—上模板
图94 甩水器筒落料拉深复合模
1— 模柄 2—打杆 3—上模板 4—垫板 5—凹凸模 6—导柱 锌基合金凹模
8—压边圈 9—顶杆 10—下模座 11—顶板 12—脱料橡皮 13—底板
14—螺母 15—螺栓 16—凸模 1工件 18—导套
2．锌基合金成形模
锌基合金亦可用于制作各种弯曲模、拉深模、局部成形模以及塑料成形的注射模、吹塑模等。这种成形模的模具结构和普通钢模结构相同，其持点是通常可以采用有色金属铸造法制模，减少了普通钢模的大量的机械加工工作量。这是因为锌基合金材质软；可以用锉刀和砂轮修整模具，对于损坏的部位或收缩的部位，用普通气焊即可修补。因而缩短了制模周期，降低了制模成本，其成本约为钢模的1/6～1/8。但专命低于钢模。与低熔点合金相比，锌基元素在自然界中含量丰富，来源广，价格便宜，其成本约为铋锡熔点合金的1/4～1/5。其熔点约为380C左右，以内而比低熔点合金成形模的使用寿命高。其缺点是铸模方法比低熔点合金复杂，没有冷胀性，因而铸模精度稍低。
对于需要带型腔的成形凸模、凹模和各种塑料模、可采用图7-95所示的半熔化加压制换法。将型沙预热到200～250C后，将450C左右的锌基合金溶液倒入模框内。待溶液降温成半熔糊状时，将模体压入。当锌基合金液面冷却成浅白色时，缓慢加压，压力为4～20MPa，保压l～3min。即可脱模。如果脱模后发现精精不高．可以趁热再压，加压到60MPa即可提高铸模内精度。铸造前。可在样件上涂高岭土或石墨粉溶液，或用喷灯喷涂碳黑作脱模剂。
图95 半熔化加压制模工艺
1—滑块 2—凸模体 3—样件 4—锌基合金液 5— 型砂 6—平板
此外，亦可以利刚锌铝合金的超塑性性能进行制模。锌铝合金在细小品粒(其品粒直径小于
)状态下．加热到0.4～0.5的熔点温度(约200C左右)，采用
～
／s的应变速率，即叮以很容易地制出所需要的模具型腔。模具成形后再进行热处理。增大合会的晶粒尺寸。使之脱离超塑性状态后，即可用于成形工件。
3．快速原刑制造(RP)技术
快速原型制造技术简称RP技术．它是在20世纪80年代后期发展起来的一种全新的
制造技术．传统的切削加工是不断地去除毛坯上的多余材料而得到制件，而RP技术是采用基于材料累积制造的思想．把三维立体看成是无数平行的、具有不同形状的层面的叠加，能快速制造出产品原型。RP技术将计算机辅助设汁(CAD)、辅助制造(CAM)、计算机辅助控(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体．依据计算机上构成的产品三维设计模型。对其进行分层})j片，得到各层截面的轮廓，激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、烧结J2-层的粉末材料或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射一层层粘接剂等)形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。
用于快速啄型制造的材料有液态光敏树脂、粉末材料、热塑性材料和薄片材料等。快速原型制造技术按成形材料及技术的不同。发展了立体光刻造型法、粉末烧结法、熔化凝结法、薄层材料制造法、三维印刷法、逐层固化法等。用RP原型制作的砂芯制成砂型．浇铸钢而得钢模，浇铸低熔点合金而得低熔点合金模。也可用RP原型制战蜡模的成形模，然后利用该成形模生产蜡模，再用石蜡精铸制成钢模具。还可或利用快速原型制造技术制得的纸制件或塑料在高温下烧毁或气化的原理制造模具。
还有一种金属喷涂法。将雾状金属喷涂到RI’原型上，产生2ram左右厚的硬壳，然后填充铝、环氧树脂或硅橡胶支撑，将壳与原型分离而得到精密模具。
1．聚氮酯橡胶
聚氮酯橡胶是聚氯酯甲酸酯橡胶的简称，它是介于橡胶和塑料之问的一种高分子弹性体材料。目前在冲压生产中，通常用浇注型聚酯型聚氨酯橡胶作为模具材料。也有采用浇注型聚醚型聚氦酯橡胶的．怛其冲击强度稍差。
浇注型的聚酯型聚氨酯橡胶的主要优点如下：
1)县有较高的强度、单位压力和切应力，远远优于天然橡胶。流动性也好。
2)耐胯、币对油、耐老化以及抗撕裂性能好。耐磨性能约为天然橡胶的5～10倍。故有耐磨橡咬之称。宜于制作薄板冲裁模的工作部分。耐油性约为天然橡胶的5～6倍。
3)用聚氨酯橡胶制作模具结构简单，制道容易。可由一个钢模和一个装有聚氯醋橡胶模垫的容框组成聚氨酯橡胶模。
4）聚氨酯橡胶可以进行表面无损成形，在成形过程中，聚氨酯橡胶与毛坯之间有微小错动时。零件表面一般不会划伤。所以，可对电镀坯料、喷漆坯料、有浮雕、多层组合的以及有色附层的坯料进行无损成形。
5)切削性能好。较硬的聚氨酯橡胶可以象金属一样，能对它进行各种机械加工。
2．聚氨酯橡胶薄板冲裁模
图7 —96昕示为一个聚氨酯橡胶落料模典型结构。件5为钢制凸模，其形状与冲裁件形状相同．凸模与聚氨酯模垫7共同完成落料加工。由图可见，作为凹摸的聚氨酯模垫是装在容框内的整体聚氨酯橡胶平板。容框尺寸比凸模5每边大0.5～1.5 mm，对于复杂形状的落料件，容框与凸模仿形即可。聚氨酯橡胶垫应比容框大0.5mm。以利于模垫的安装固定。这种模具结构形式不存在修配凸、凹模的间隙问题，从而使模具制造工时大大下降。这种无间隙的冲裁模加工出的工件剪切断而无毛刺，冲压件平整。
图96 聚氨酯橡胶落料模
1— 底座 2—凸模固定板 3、6、16—螺钉 4—橡胶 5—凸模 聚氨酯橡胶模垫
8—垫板 9—模柄 10—上模座 11—容框垫板 12、15—销钉 13—容框 14—卸料板
聚氨酯橡胶也可以做冲孔模或落料一冲孔复合模。在做冲孔模时，为使工件平整，应使用钢制凹模，聚氨酯模垫作凸模。同样为使工件平整，复合模应使用钢制的凸凹模，而使用聚氨酯橡胶模垫做冲孔的凸模和落料的凹模，此模垫也只是一块与钢制凸凹模外形仿形的平板聚氨酯橡胶。
3．聚氨酯橡胶成形模
1)聚氨酯橡胶可以有效地用于各种形状的弯曲成形。如图97所示的u形弯曲模。这种模具属于半模的结构形式，弯曲凸模是专用的(亦可通用于各种不同厚度的板材)，而凹模只是一个橡胶模垫。此橡胶模垫可以用于弯曲一定尺寸范围内的各种形式的弯曲件。在橡胶模垫的下方两侧，放置不同尺寸和形状的成形棒，使模垫下方产生一个成形空间，这种成形空间有利于橡胶模垫的流动变形增加对弯曲变形区的单位压力，减少工件的回弹。在其上方加有盖板使凸模、容框和盖板组成一个封闭的容框，提高橡胶模垫对直壁部分的压力，亦可减少弯曲件的回弹变形。
图97聚氨酯橡胶U形弯曲模
a) 模具结构 b) 弯曲成形
对于弯曲深度较浅的弯曲模，其橡胶模垫下方可以不放置成形棒，上方亦可以不加盖板。此时只要浮意加大凸模的压下量，即可以达到校形、减少回弹的目的。
对于成形深度较深。板材厚度较大的U形件、闭斜角的厶形件、“Ｕ”形件等橡胶模垫应加工出成形型腔，如图7-98所示。
图98 形弯曲模
a) 模具结构 b) 弯曲成形
众所同知．弯曲成形这种闭斜角的工件．采用常规钢模时，凹模块要设计成活动式的，否则凸模和坯料无法进入凹模型腔．成形后的工件也无法从凹模型腔内取出。这样的模具结构形式是很复杂的．其没计与制造均有一定的难受，模具成本很高。而采用如图7 97所示的聚氨酯橡皎模整作成形凹摸．由于橡胶本身的可流动性，从而使模具结构大大简化，成本大大下降。
对于这种闭斜角弯曲横。设计时一定要使凸模和模怒容框形成一个封闭的容框，以提高橡胶模件对成形工件的单位压力。减少回弹，提高工件的精度。
对于平扳式模垫．为提高模垫的流动性，通常选用硬度较低的80A和75A聚氨酯橡胶，而对于带有型腔的馍垫。为提高单位压力，通常要选用硬度较高的85A、90A的聚氨酯橡胶。
2)采用聚氨酯橡胶作拉深凸模，拉深成形锥形件、半球形或抛物线形工件时，聚氨酯橡胶可以有效地改变板材的受力状态．利用橡胶凸模与板材之间的摩檫力。减少拉深件中间胀形区的减薄量．从而提高工件的成形高度。日前已有工厂成功地用聚氯酯橡胶(
3)聚氨酯橡胶还可以用于翻边工艺、管材张形丁二艺和其它局部成形工艺，以及在拉深或胀形后期对于已成形的零件进行局部压印、冲压复合：r艺等。例如用聚氨酯橡胶棒可胀形得到自行车中接头和直径达
图99 胀形模结构
组合冲模最适合小批试制生产。生产中使用的组合冲模有分段冲压和常规冲压两种类型。组合冲模共有四种基本结构形式：通用可凋式；弓形架式；积木式；通用模架式。
1．通用可调武组合冲模
通用可调式组合冲模属于分段冲压类型．它由剪裁、冲孔、成形等一套不同品种规格的单元冲模组成。每套模具大约有8～15副。各单元冲模在结构上采用拼合式。定位元件和工作元件可以方便地拆装和调整。
（1）单元冲模的设计原则 分段冲压是将冲压件的形状按其几何基本要素分解成直线、圆弧、平嘶和曲面，按照这些要素设计制造出相应的单元冲模。用各单元冲模按一定的先后顺序对板坯逐次冲压将所需要的工件冲成。
在设计各单元冲模前。首先必须对各冲压件的材料性能、厚度、零件形状和几何要素、尺寸(如孔径、圆弧、槽宽、翻边、弯曲角度等尺寸)等诸方面情况作全面分析，然后将各几何要素、冲裁问隙等归纳分类，决定各单元冲模的品种规格。设计时必须注意下列几点：
1)每个单元冲模的使用范围要尽可能广泛；
2)每个单元冲模要有足够的强度和刚度，以保证在不同使用条件下的可靠性；
3)凸模、凹模定位准确，稳定可靠，拆装调整方便；
4）用于冲裁的凸模、凹模．要考虑易于刃磨和刃磨后复位方便准确；
5)定位零件拆装方便、调整灵活，工作稳可靠；
6)冲压操作安全，定位、导向准确稳定，压料、卸料方便。
（2）单元冲模的选配 由于冲压件的材料、形状、结构尺寸等各不相同，它们所要求的单元冲模的品种规格也不完全相同。一般说来，只要配备剪切、冲直角边、冲扎、切槽、冲外圆弧、弯曲、翻边、局部成形等单元模具，就可以满足一般冲压件的加工要求。各单元冲模的加工部位如图100所示。
图 单元冲模典型加工部位示例
a)剪切模加工部位 b)直角边冲切模加工部位 c)冲孔模加工部位 d)冲槽模加工部位
e)外圆弧冲模加工部位 f)弯曲模加工部位 g)翻边模加工部位
2．弓形架式组合冲模
弓形架式组合冲模亦称“C”形冲孔器。它的主要功能是冲孔，也可以改变凸模和凹模，进行冲槽、切口、冲圆弧、剖切、翻边等冲压加工。它既可以单独使用，也可以把多个弓形架组装在有纵横分布“T”形槽的长方形基础板或有辐射状分布“T”形槽的圆形基础板上，进行组合式冲压，在零件上一次冲出直线分布、矩阵分布或圆周分布的多个孔来。这样，既提高加工效率，又提高孔的位置精度。
图101是弓形架冲模的典型结构。弓形架也可以做成整体式，弹簧用聚氨酯橡胶代替，可以使结构更紧凑，刚性和精度更高。 弓形架式组合冲模作多孔组合式冲压时，须注意以下几点：
1)各个弓形架冲模的闭合高度要一致；
2)各个弓形架冲模的卸料力基本一致；
3)将冲压行程相近的加工，安排在同一道工序上；
4)根据产品材料特点、孔距精度要求、生产批量大小、生产周期长短，合理选择一次冲压孔数和合理的定位方式。
图101 弓形架冲模的典型结构
3．积木式组合冲模
(1)积木式组合冲模的基本概念 积木式组合冲模也是分段冲压类型组合模具。其冲压工
艺特点与通用可调式组合冲模相同。但它不以单元冲模配套，而是吸取了组合夹具的结构特点，以不同品种规格的组合元件配套。部分典型元件如图102所示。选择适当元件，即可组装出需要的模具来。
图102 积木式组合冲模部分典型元件
a)基础件 b)支承件 c) 导向件 d)定位件 e)工作件 f)卸料压料件 g)紧固件
(2)元件的设计原则 积木式组合冲模元件，结构上具有组合夹具的特点，但使用功能又完全不同于夹具，它必须保证冲压工艺的特殊要求。在设计组合冲模元件时必须考虑：
1)元件必须标准化，系列化，以满足通用互换要求；
2)元件的形位公差，必须保证组装后符合相应的模具精度要求；
3)元件必须有足够的强度和刚度，以承受冲击载荷；
4)基础件、支承件、工作件等元件是主要受力部件，一般不允许开退刀槽，面与面的交接处应以圆弧(R0.5)过渡；
5)元件的结构形状必须保证组装调整方便。
(3)模具的组装