在制药、食品、化工等多个工业领域，压片机冲模作为压片机的关键组件，直接决定了片剂的质量、生产效率以及生产成本。其性能的高低不仅影响片剂的外观、尺寸精度和硬度，还与生产过程中的稳定性和可靠性密切相关。随着现代工业的迅速发展，对片剂质量和生产效率的要求日益提高。这促使压片机冲模技术不断进行创新和升级，以适应市场多元化的需求。本文旨在对压片机冲模的相关研究进行系统性综述，为提高压片机冲模性能和推动相关行业发展提供参考。

片剂冲模的作用在于生产出具有特定物理特性（如形状、厚度、重量和硬度）的片剂。为了达成这一目标，中模模孔填充颗粒的深度由下冲位置决定，这直接影响每个片剂的粒料量。上冲冲头在中模的引导下进入，随后压力施加于冲顶，将物料压制成片剂。片剂的形状由中模和冲头的结构决定，而片剂的厚度和硬度则由施加在冲顶上的压力决定。片剂的重量则取决于压片前填入中模的粒料量。压片机冲模的结构如图 1、图2和图3所示，图1展示的是上冲结构，图2为下冲结构，图3为中模结构。

图1 上冲结构

图2 下冲结构

图3 中模结构

按照压片机中冲模的形状，冲模可分为圆形冲模和异形冲模。

（1）圆形冲模：主要包括凹面冲模和平面冲模。从技术层面讲，冲模的冲杯通常是凹形的，因此生产出的片剂形状为凸面。凹面冲模可根据冲模的冲杯深度进一步细分为浅凹面、标准凹面、深凹面、超深凹面和变形球凹面。平面冲模可细分为全平面、平面倒圆、平面斜边。

（2）异形冲模：异形冲模指的是除圆形冲模形状结构以外的冲模。

（3）异形冲模与圆形冲模的比较：圆形冲模用于制造圆形片剂，而异形冲模则用于制造异形片剂。在确定片剂的几何形态后，期望的形态是由冲头和中模压制而成。

异形片剂的上冲有键，并插入冲筒的凹槽中。键是为了防止冲模在中模垂直上升过程中旋转，确保冲模在返回中模时能够对齐。由于圆形结构通常不受上冲旋转的影响，因此圆形冲模很少需要键。然而，当圆形下冲有凹字时，需要采用键来防止冲模旋转和排片过程中导致凸字失真。

冲模的尺寸是按其总长度、冲筒直径以及冲顶外径尺寸分类，中模的尺寸是按其外径尺寸进行分类。

常用冲模包括 B 型、B2 型和 D 型冲模。B 型冲模的总长度为 133.35 mm，冲顶外径为 25.40 mm，上冲和下冲的冲筒直径均为 19.00 mm；B2 型冲模的冲筒直径为 19.05 mm，冲顶为125.40 mm，上冲总长度为 133.35 mm，下冲总长度为 90.475 mm；D 型冲模的总长度为 133.35 mm，D 型冲模的冲筒直径为 25.40 mm。

常用中模包括 BB 型中模、B 型中模和 D 型中模。BB 型中模的外径为 24.00 mm，这种尺寸的中模能够匹配B 型和 B2 型冲模；B 型中模的外径为30.16 mm，可以匹配 B 型和 B2 型冲模；D 型中模的外径为 38.10 mm，用于匹配 D 型冲模。

冲模选型不符合规格会缩短冲模的使用寿命，降低压片机的工作效率，甚至可能导致冲模和压片机的严重破坏。

（1）多头冲模：为了提高每分钟的片剂产量，当需要在一个模位中生产多个片剂时，应采用多头冲模。然而，使用多头冲模时必须注意：随着每个模位生产片剂数的增加，设备主压力和排片压力会相应增大，冲模的冲顶和凸轮承受的压力也会随之增加。

（2）短冲头直端：短冲头直端是带有密封圈的冲模的关键参数。在某些压片机中，上冲的下部和下冲的上部装有密封圈，这些密封圈可以保持润滑油与产品粉粒的分离。了为保证冲模密封圈的有效性，必须对上冲和下冲的冲筒密封圈进行适当的维护。

（3）带下削槽的上冲冲头：通常，带下削槽的冲头既可用于下冲也可用于上冲。上冲冲头的下削槽有助于固定防尘杯和波纹管，但下冲槽可能会降低冲头与防尘杯的密封效果，甚至可能导致润滑油泄漏。

（4）防尘杯：防尘杯是密封圈下的第二道防护。防尘杯是可重复使用和互换的。使用防尘杯可以防止润滑油和碎片污染粉料。上冲冲筒上设有密封槽，用于固定防尘杯。

（5）波纹管：上冲波纹管一般是防尘和控制润滑油的首选。波纹管可以重复使用。波纹管覆盖在冲筒伸出的部分，有助于实现油污和产品的分离。上冲冲筒上设有密封槽，用于固定波纹管。

键的作用是防止异形冲和圆形冲的旋转。异形冲的旋转可能会导致冲头与中模模孔不对齐，从而破坏冲模和压片机。圆形冲模的旋转可能会导致双层压字、平分线或凹字错位。

（1）半圆键：分为标准半圆键和高速半圆键。标准半圆键通过大力压入冲筒而固定。高速半圆键使用销钉固定在冲简上，在高速压片机上应用较多。

（2）固定式平键：固定式平键是一种较长的平键，使用销钉进行固定。

（3）键的固定位置：键的固定位置对压片性能至关重要。如果键位置过低或伸出冲筒过多，键可能会接触冲模导孔的密封圈，导致密封圈损坏并引起漏油，进而污染片剂产品。如果冲筒的键位置过高，键可能会在导孔的键槽中移出，可能引起冲模和压片机的磨损。

中模通常由 D3 钢制造。这种钢材耐性好，但韧性较差。在实际生产中，由于各种中模承受的压力不同，因此中模需要根据实际情况选择不同的材料。

（1）碳化合金内衬中模：碳化合金内衬中模常用于压制具有研磨性或腐蚀性的配方片剂。易脆的碳化合金外部有外钢套提供保护。虽然碳化合金内衬中模的成本较高，但其抗磨性较好。使用碳化合金内衬中模可以提高片剂的质量，中模的使用寿命也会显著增加。

（2）陶瓷内衬中模：由于陶瓷具有更高的强度，陶瓷内衬中模在工业界得到了越来越广泛的应用。药品行业中一般不使用这种材质的中模，因为陶瓷是不导电的，一旦发生故障，传统的金属探测器将无法检测到片剂中的瓷器碎片，从而可能影响片剂产品的质量。

（3）锥形中模：除了中模模孔表面的倒角，标准中模具有固定尺寸的锥形孔贯穿模孔。使用锥形中模可以显著降低裂顶和排片压力过高的问题。

在企业生产中，必须指定专人负责管理冲模图纸，并参与冲模图纸的审批工作。具体措施包括建立审批图纸的程序和保留所有审批图纸的副本。

然而，在实际生产中，常常出现冲模图纸档案丢失的情况，以及在图纸审批阶段缺乏专业技术人员的参与，导致定制的冲模无法满足生产需求。

针对上述问题，建议采取以下改善方案 : ①制定《模具图纸管控办法》，规范图纸的发行流程。②经主管审核、核准并加盖发行章的图纸方为有效。③对冲模管理人员进行图纸管控作业培训和考核，确保员工熟悉图纸管控流程。④图纸的审批程序需要生产部、质检部、设备部、市场部等部门审查和批准。

在制定压片机冲模的采购计划时，需逐项确认冲模的相关参数。例如，某生产企业计划新增维生素 C 片的生产，需采购相应的压片机冲模一套，在企业内部进行以下方面的内容确认：

（1）片剂名称：维生素 C 片剂；

（2）冲模的识别代号：MT-001；

（3）冲模使用范围：用于压制直径为 7 mm 的维生素 C 片；

（4）冲模的尺寸：直径 7 mm 的圆形片剂，厚度 3mm；

（5）冲模设计的类型：TSM 标准；

（6）压片机类型：高速旋转压片机；

（7）压片机模位数目：35 个模位；

（8）模的材料：上冲和下冲采用 S7系列通用模具钢，中模采用 D2 抗磨型模具钢；

（9）模键类型：高速半圆键。

4.3.1 冲模的储存

每套冲模应进行标记并分类储存在特定环境中，以防止氧化和生锈。在实际储存中，应注意以下两个方面：

（1）储存环境：在冲模清洁、检查、润滑后，应放置干燥通风处，避免潮湿导致生锈腐蚀。可在储存柜内放置干燥剂，理想的储存环境需满足以下条件：①温湿度适宜：温度以 15 ～ 35℃为宜，湿度保持在 40% ～ 60%RH。温度过高会造成冲模膨胀，影响精度；温度过低则可能使冲模变脆；湿度过高会造成冲模生锈，湿度过低则会使冲模吸附灰尘杂质。②清洁干燥：冲模储存间内应清洁、无灰尘、无油污和无腐蚀性气体。冲模储藏间要定期清扫，保持环境整洁。③避免光照：冲模储存间内应采用低照度、无紫外线的照明灯具。长时间强光直射会加速冲模表面老化、变色，影响精度与性能。

（2）分类存放：通过类型和规格对冲模进行明确的标识，以方便查找和管理。确保标识清晰，有助于快速取用和有效管理，避免因混乱而导致模具损坏。合理地对压片机冲模进行分类存放，可以提高管理效率并延长其使用寿命。以下是一些常见的整理方法：① 按规格型号分类：这是基础方法。依据冲模的关键尺寸，如冲头直径、模圈内径等，将相同规格的归为一类，如把直径 10 mm的冲模放一起，15 mm 的放另一处，并用标签注明，便于快速查找与使用。②按使用频率分类：统计冲模使用次数，将使用频次较多的冲模放于易拿取位置，使用频次较少的冲模放置于较远或高层货架。依据此种分类方法可大大提高工作效率。③按压制片剂形状分类：根据片剂形状的差别，一般有普通圆形片冲模、异形片冲模，按此分类，能避免混淆。④特殊冲模单独存放：对于特殊冲模需单独存放于定制模具盒，用海绵、泡沫等缓冲材料保护，防止碰撞损坏。

4.3.2 冲模的日常维护

压片机冲模的日常维护至关重要^[3]，它关系到压片质量和设备寿命，以下为具体内容：

（1）外观检查：使用肉眼或放大镜检查冲头是否有磨损、变形、裂纹、腐蚀，模圈是否有划痕、孔径变化，如有问题需及时处理或更换。

（2）尺寸精度测量：根据测量上冲、下冲和中模的仪器测量冲模尺寸。定期使用卡尺、千分尺等量具测量关键尺寸，如冲头直径、长度，模圈内径、厚度，并与标准值比对。若偏差超出范围，则应修复或换新。

（3）冲模的润滑：依据冲模材质与工作环境选择合适的润滑剂，如锂基润滑脂、二硫化钼润滑剂，确保良好润滑和防护。使用毛刷或涂抹器将润滑剂均匀涂于冲模表面，尤其是冲头与模圈配合处、活动部件。注意用量适中，避免过量污染药物。

（4）冲模的清洁：①冲模拆卸：关机断电后，按照操作说明小心卸下上冲、下冲和中模，避免碰撞损伤。不同型号压片机冲模结构不同，拆卸时需特别留意。②去除药粉残留：使用软毛刷或压缩空气轻柔去除表面药粉，对于难以清除的部分，可蘸取适量酒精擦拭，但要避免酒精接触有精度要求的部件。③深度清洁：将冲模放入专用清洗液中浸泡，借助超声波清洗设备进行清洁，确保冲模缝隙、孔洞处的杂质彻底脱离。清洁过程中使用的液体应无毒，无腐蚀性。操作员在处理清洁后的冲模时，应佩戴洁净的乳胶手套，以防手上的水分残留在冲模上而引起生锈。

在循环反复的受力作用下，机械部件可能会出现疲劳失效。当受力接近材料的最大承受限度时，疲劳现象可能在数百个受力周期内显现。相反，如果受力低于最大承受限度的 50%，即使经过无数个受力周期，疲劳也不会出现。影响材料寿命的应力水平被称为材料的耐力。为了确保设计能够满足实际工作需要，冲模至少应能承受 1 百万次的受力。此外，疲劳损伤是累积性的，当某部分受力过大时，产生的微观损伤会缩短冲模的使用寿命。

5.2.1 冲模涂层的优点

特定的涂层和处理工艺能够提高模具钢的性能，在实际生产中显著减少物料粘连冲模的情况。涂层通常具有以下优点：提高模具钢的抗磨性；增强对粉料颗粒磨损的抵抗力；提高抗腐蚀性；提高对粘性产品的润滑性。

5.2.2 涂层工艺

常用的涂层工艺包括化学镀金、物理气相沉积法和离子束增强沉积法。现有的各种涂层都是基于这三种基本工艺之一进行处理的。例如，常见的金镍涂层和铬涂层是通过电镀或化学镀金工艺处理的。

冲模常见的维修流程包括修复破损的冲顶，处理冲头边缘的瑕疵和伤痕，去除冲头内的毛边以及抛光冲模。只有经过培训的操作员才能执行下列操作：

（1）修复冲顶：使用电动抛光机，将冲模固定在抛光卡盘上，启动抛光机后先使用 80 目的金刚砂布擦拭冲顶破损部分，然后用 180 目的金刚砂布抛光冲头，施加恒定压力直至所有痕迹去除。

（2）修复冲头边缘的缺口或伤痕：首先使用千分尺测量冲头直径。将冲模固定在抛光卡盘上，启动抛光机后使用金刚砂片擦拭冲头外径，确保金刚砂片表面与冲头面平行。最后再次使用千分尺测量，检查去除的金属量。

（3）去除冲头边缘内的毛边：使用电动抛光机，将冲模固定在抛光卡盘上，启动抛光机后先使用阿肯色天然油石去除旋转冲头上的毛边，如果冲头有妨碍冲模旋转的破裂线或其他凸字，小心地沿冲头边缘移动阿肯色石。

（4）中模维修：①维修前应检查中模模孔的承压环、模孔磨损、粘孔、模孔腐蚀以及外径毛边和伤痕，使用干净的布擦拭中模模孔和外径。②中模模孔的抛光可能会导致冲头和中模模孔之间间隙的增加，因此中模维修应保持最小的切削量。③在抛光羊毛轮上涂抹金刚石研磨膏，用抛光液稍微湿润研磨膏。④使用电动抛光机，将中模固定抛光卡盘上，启动抛光机后将旋转的抛光羊毛轮插入中模模孔，轻压并来回移动抛光羊毛轮，最后使用千分尺再次测量，检查光洁度，若不合格，重复以上操作。⑤不能把抛光羊毛轮伸出中模模孔超过其长度的 1/4 ；否则，中模末端的模孔大小将会迅速增加。同时，不要过度抛光模孔中部；这可能会引起中凹形模孔，从而引起排片问题。 

（1）片剂生产过程中遇到的问题可能是由物料、压片机或冲模缺陷引起的。很多时候，一个组件的缺陷会导致另一组件的破损或功能无法实现。大多数生产问题都是由于忽视了以下 3 个原则：①保持尽可能低的压力；②正确清洁和润滑设备；③保持冲模和中模在最佳工作条件。

（2）坚持保持冲模和中模在最佳工作条件的原则，需要注意以下影响冲模使用寿命的因素：①产品的腐蚀；②超载；③凸轮磨损冲头；④冲模损伤；⑤冲模内部缺陷；⑥冲模过硬；⑦压力轮磨损；⑧凸轮轨道磨损；⑨压力轮无润滑油；⑩粉料自润滑性差；冲模自动加油系统故障。

在片剂生产过程中，冲模的破损会造成很大影响。然而，通过正确使用压片机和冲模，可以避免许多问题的产生。表1 列出了片剂生产中冲模的最常见问题，并为每个问题提供了可能的原因和校正操作建议。

表1 片剂生产中冲模的最常见问题

综上所述，压片机冲模作为压片机的核心部件，其设计、制造工艺和维护管理等方面的研究至关重要。本文详细探讨了冲模的工作原理、冲模分类、冲模采购、检查和维护措施以及冲模使用中的常见问题的解决方法。随着智能制造技术的不断发展，压片机冲模有望在精度、耐用性和智能化控制等方面取得更大突破，为制药、食品等行业的高效生产提供更坚实的保障。

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