凸模是冲压模具里核心的部件，它的设计包含结构布局、安装方式、加工工艺、材料选用和成本控制等多个方面。要设计出性能优良、操作便捷、经济实用且合理的凸模，不仅有助于延长模具的使用年限，减少生产费用，增强批量生产效率，同时也能简化加工流程，便于后续维护，确保冲压作业能够顺利高效地开展。
前言
模具是工业生产的核心部件，对产品精度和品质起着决定性作用，德国与日本都深刻认识到模具在工业发展及经济价值中的关键地位。2002年，由于欧洲某电脑连接器端子模具供应商技术能力不足，导致其生产的零件无法达标，深圳一家台资企业便动用11台高速冲床，实行全天候不间断生产该端子，结果连续数月，每月的产值都超过了10亿新台币，这一成绩对于一家拥有3000多名员工的制造企业而言，实属罕见。当前精密冲压模具在零件制造中的运用日益广泛，其重要性日益凸显，薄板精密冲压成型是现代电子设备部件制造的关键步骤，其中凸模的设计尤为关键。
2.1 凸模的结构形式
凸模构造有两种类型，一种是组合式的，一种是完整的，如图1所示。组合式凸模由好几个小型凸模拼合而成，这类凸模装配时产生的偏差比较大，而且维护起来也不方便，因此在当前高速冲压模具领域应用得比较少。
图1 镶拼式凸模
整体式凸模主要有以下4种结构形式。
挂肩式凸模，如图2所示，在以往的工程模具，即单工序模和复合模的组合体中，应用极为广泛，其刃口尺寸相当可观，底部采用贯通式结构，顶部则设计有挂耳，目的是在卸料过程中防止凸模从固定板中滑脱，挂耳的构造是非对称的，这样做是为了防止安装时出现错误然而，肩部连接会造成维护检修时模具组装拆卸困难，需要打开基板才能取出凸模，而基板的分解会使模具的精确度遭受很大破坏，所以这种构造如今几乎不再应用。
图2 挂肩型凸模
这种凸模的刃口尺寸相当可观，它的构造源自挂肩型凸模的优化，具体表现为取消挂肩设计，刃口与固定部分的形态和大小保持一致，二者完全相同。这样的改进提升了该类型凸模的适用范围。
图3 直通型凸模
补强型凸模的结构特点在于其增强设计，具体细节如下，参见图4所示，当前模具制造工艺要求零件精度不断提升，导致切割边缘尺寸趋于细微，传统直通式凸模因刚性不足，强度表现欠佳，以往工艺常会增设保护套件，而今通过优化设计来强化性能，下部设置通长切割区段L1，其长度范围在6至10毫米之间，中部采用R40毫米的圆弧过渡，该圆弧半径是光学磨削设备砂轮能达到的最小值，上部结构则采用长方形设计，这样安排便于后续维护和调整位置压板槽位置本身具有防呆功能，因此无需另外设计防呆装置。设计过程中，刃口应尽量靠近补强型凸模的两侧区域，以便于进行安装和定位，同时也能简化加工流程，有效控制成本。目前，补强型凸模是最为广泛使用的凸模类型。
图4 补强型凸模
圆形凸模（见图5） 这类凸模使用频率很高，几乎每套模具都会配备。如果凸模直径特别小，那么加工多轴肩凸模和单轴肩凸模就会变得十分不便。裁取小直径凸模材料CD650至指定长度，选用合金模具钢SKD11制作外筒，二者通过厌氧胶结合，实现与单轴肩型圆形凸模同等功能，成本仅为后者的三分之一。圆形凸模在维修时存在移位不便问题，因此常在安装位置配置长方体凸模衬套，套于凸模之上。
a）多轴肩型 b）单轴肩型 c）粘头凸模
图5 圆型凸模
2.2 凸模的固定安装方式
凸模的安装是在固定板上完成的，包含定位和固定两个环节。定位依靠凸模与板上的孔位相互匹配，固定则借助挂肩、螺栓、铆接、树脂胶、侧销、横销以及压板等手段。直通型凸模因为形状特殊，安装时需要增设一个长方体镶件作为支撑。固定板和凸模位置之间存在间隙，容易导致凸模不稳定而失效，倘若凸模刃口尺寸过小，根本无法实现正常生产。当采用压板固定凸模时，需要增设卸料镶件，在凸模穿过卸料镶件与凹模进行冲裁的过程中，卸料镶件能够引导凸模顺利进入凹模，避免凸模受到侧向力的作用。这个凸模和卸料镶件之间的单边间隙被设定在0.003到0.005毫米之间，有时甚至更小些，凸模在运作时大约会露出卸料镶件3毫米，因此不容易遭到破坏。凸模的安装位置尺寸，要么和固定板的方孔一样大，要么稍小一些，压板槽比固定板低0.02到0.05毫米，以便凸模在固定板中有轻微的活动空间，实际的定位是靠卸料镶件完成的，这样做可以防止固定板和卸料镶件在定位时相互干扰，卸料镶件的定位点，就是凸模刃口的工作位置，这个方法定位效果最好取下固定板的螺丝，抽出固定板，就能取下凸模，凸模的拆卸很便捷，可以做到快速进行保养和维修。
2.3 凸模的材质选择
凸模需要具备承受冲击的能力，同时也要拥有良好的抗磨损能力，所以应当选用兼具韧性与高硬度的材料。连续精密冲压模具为了确保其大批量生产的需求，在凸模材料的选择上会更加严格，挑选出更优质的材料。Cr12MoV、Cr12以及SKD11这类以往惯用的凸模用料，在连续精密冲压模具里仅能充当模板或嵌入件的角色，连续精密冲压模具的凸模首选材质是进口钨钢CD650，该材料表面光洁度高，抗磨损能力突出，最适宜的硬度值可达到90HRA，另外还有国外的高铬钼钒粉末材料ASP-23，其最佳使用硬度值大概在63HRC附近。
2.4 凸模的加工方法
这种特殊形状的凸模通常通过慢速电火花线切割技术制造，加工时往往需要反复调试，一次切割后进行一次修整，或者两次修整，慢速电火花线切割加工虽然能够实现很高的加工精度，不过，切割过程中表面高温产生的薄氧化膜可能会对其精度造成一定影响，最终能够达到的尺寸精确度大约为正负零点零零三毫米，而带有凸缘的凸模一般使用常规的小型平面磨床进行加工，加工时必须确保凸缘的布局不会妨碍加工过程，至于加强型凸模，则通常借助精密光学磨床进行加工，不过这种加工方式成本相对较高后两者加工能达到的尺寸精度为±0.002mm。
结束语
精密的连续冲压模具有着严苛的耐用性标准，电子通讯领域的小型五金冲压模具通常要求承受一亿次的冲压操作，而端子类模具则需要达到五亿次的冲压次数才能满足使用需求。设计凸模时必须全面权衡零件的精确度、制造规模、模具的耐用程度、制作工艺的复杂度、维护操作的便捷性以及成本效益等要素，依据具体条件科学地规划凸模，确保符合产品品质标准，有助于后续的优化调整，并保障生产过程的顺畅进行。
