注塑样片试验模具 冲压样片试验模具 压铸样片试验模具
样片试验模具是材料性能检测、产品工艺验证的核心工装，其结构合理性、精度控制水平直接影响试验数据的可靠性与生产转化效率。注塑、冲压、压铸三类样片试验模具因成型原理差异，在设计逻辑、工艺适配、核心参数控制等方面呈现显著特性，同时需契合当前轻量化、高精度、高效化的行业技术趋势。以下从三类模具的核心技术要点、工艺适配要求及应用优化方向展开详细说明。
一、注塑样片试验模具
注塑样片试验模具基于熔体充模、保压冷却的成型原理，主要用于塑料、复合材料等材料的拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试样片制备，核心要求是样片尺寸精度高、内部缺陷少、性能均一性好。
1、核心结构设计
模具型腔采用整体式或组合式结构，型腔表面粗糙度控制在 Ra0.2-0.4μm，确保样片表面光滑无毛刺，避免影响力学测试结果。主流腔数设计为 1-4 腔，兼顾测试效率与样片一致性，多腔模具需保证流道平衡，各型腔进料口尺寸偏差不超过 0.02mm。导向机构采用导柱导套组合，配合间隙控制在 0.005-0.01mm，确保合模精度；顶出机构优先采用顶针式或顶板式，顶出速度均匀，避免样片变形，顶出间隙不大于 0.015mm。
2、关键工艺参数适配
模具温度控制精度为 ±1℃，根据样片材料特性设计温控区域，如结晶型塑料需设置较高型腔温度（80-120℃），非结晶型塑料型腔温度控制在 40-80℃。浇注系统采用潜伏式或侧浇口设计，浇口尺寸根据样片厚度调整，通常为样片厚度的 1/3-1/2，以减少浇口痕迹对测试的影响。模具排气槽深度控制在 0.01-0.02mm，宽度 5-10mm，确保型腔内气体充分排出，避免样片产生气泡、缺料等缺陷。
3、技术趋势与优化
当前注塑样片试验模具正朝着模块化、智能化方向发展，采用标准化模架与可更换型腔设计，实现不同规格样片的快速切换，切换时间缩短至 30 分钟以内。融入温度、压力传感器实时监测系统，精准控制充模过程中的熔体压力（波动范围 ±5bar）与型腔温度，提升样片性能稳定性。同时，采用耐磨耐腐蚀模具钢（如 S136、H13），经氮化处理后表面硬度达 HRC58-62，模具使用寿命延长至 50 万模次以上。
二、冲压样片试验模具
冲压样片试验模具通过冲裁、弯曲、拉伸等冷加工工艺，制备金属材料（钢板、铝板、铜带等）的标准测试样片，核心要求是样片边缘平整、尺寸精度高、无加工硬化过度现象。
1、核心结构设计
模具采用刚性模架，模架变形量控制在 0.01mm 以内，确保冲压过程中上下模精准对中。凸模与凹模间隙根据材料厚度与力学性能调整，一般为材料厚度的 5%-10%，冲裁软质材料（如铝、铜）时间隙取较小值，冲裁硬质材料（如高强度钢）时间隙取较大值。定位机构采用导料销与侧压装置组合，定位精度达 ±0.02mm，保证样片尺寸一致性。卸料机构采用弹性卸料板，卸料力均匀，避免样片表面划伤。
2、关键工艺参数适配
冲压速度根据材料特性与样片形状调整，常规范围为 10-50 次 / 分钟，对于厚度小于 1mm 的薄材，冲压速度可提升至 80 次 / 分钟，确保材料快速分离，减少边缘毛刺（毛刺高度不超过 0.03mm）。凸模与凹模刃口采用圆弧过渡设计，圆角半径 0.1-0.3mm，避免刃口崩损与样片边缘撕裂。模具导向精度控制在 0.003-0.005mm，通过导柱导套的精密配合，保证冲压过程中上下模无偏移。
3、技术趋势与优化
轻量化与高强度材料的应用推动冲压样片试验模具向高精度、耐磨损方向发展，采用涂层技术（如 TiN、DLC 涂层）处理凸凹模表面，表面硬度提升至 HV2000 以上，耐磨性提高 3-5 倍。引入数字孪生技术，通过仿真模拟冲压过程中的应力分布，优化模具结构设计，减少样片加工硬化区域（硬化层深度控制在 0.1mm 以内）。同时，开发多功能一体化模具，集成冲裁、弯曲、拉伸等多种工序，实现复杂形状测试样片的一次成型，生产效率提升 40% 以上。
三、压铸样片试验模具
压铸样片试验模具利用高压高速将熔融金属（铝合金、锌合金、镁合金等）注入型腔，制备金属材料的力学性能测试样片，核心要求是样片组织致密、无气孔、缩孔等缺陷，尺寸精度满足测试标准。
1、核心结构设计
模具采用热作模具钢（如 H13、SKD61）制造型腔，经淬火回火处理后硬度达 HRC48-52，型腔表面采用抛光处理，粗糙度 Ra0.4-0.8μm。型腔设计采用圆角过渡（圆角半径≥2mm），避免应力集中导致的模具开裂与样片缺陷。浇注系统采用直浇道 + 横浇道 + 内浇口的组合设计，内浇口速度控制在 15-50m/s，根据合金材料特性调整，铝合金压铸内浇口速度取 20-35m/s，镁合金压铸取 30-50m/s。冷却系统采用循环水路设计，水温控制在 20-40℃，冷却时间根据样片厚度调整，一般为 10-30 秒，确保样片快速凝固成型。
2、关键工艺参数适配
模具锁模力根据样片投影面积与合金压力计算，通常为 250-400MPa，确保压铸过程中模具无胀模现象。合金浇注温度根据材料种类调整，铝合金为 650-720℃，锌合金为 410-450℃，镁合金为 620-680℃，温度波动范围控制在 ±10℃，避免温度过高导致样片氧化，温度过低造成充型不足。排气系统采用排气槽与排气针组合设计，排气槽深度 0.05-0.1mm，宽度 8-15mm，确保型腔内气体与杂质充分排出，样片气孔率控制在 1% 以下。
3、技术趋势与优化
当前压铸样片试验模具聚焦高效化、绿色化发展，采用真空压铸技术，将型腔内真空度控制在 5-20kPa，显著降低样片气孔缺陷，力学性能提升 15%-20%。融入智能温控系统与模温机联动，精准控制型腔各区域温度差异（不超过 5℃），保证样片组织均匀性。同时，采用 3D 打印技术制造模具型腔镶件，缩短模具开发周期 30% 以上，且能实现复杂流道设计，优化金属液充型路径，进一步提升样片质量。
