几乎所有复合材料加工工艺都需借助模具赋予产品特定形状。仅用于塑造复合材料零件表面几何形态的器具被称为模具，而工装是更为广义的概念，既包含模具，也涵盖所有参与零件成型的装配部件。二者在特定场景下可互换使用，但需注意工装的范畴更为宽泛。
本文将以一个虚构的复合材料零件为例，阐述工装的各类类型、加工流程及相关专业术语，该示例零件涵盖了复合材料成型零件的常见结构特征。
一、量产核心工装：阳模/样板→阴模
若需制作某一形状的复合材料零件，多数情况下需先制作一个与成品外表面光洁面完全一致的实体，可选用木材、玻璃纤维、金属、塑料或多种材料的组合进行制作，该实体被称作阳模或样板。
1. 阳模的制作要求
- 表面光洁度需高于成品要求，以确保成品表面效果达标；
- 需集成成品所需的所有法兰、定位结构等特征。
2. 从阳模到阴模的成型流程
- 阳模是包含法兰、定位结构的基础实体，成品的几何形态内嵌于阳模中（如3D模型中，白色成品轮廓嵌套在灰色阳模轮廓内）；
- 以阳模为基底，在其表面层压制作阴模——阴模是形成零件成型的型腔（或凸面结构），成型后需为阴模增加支撑结构，以保证其稳定性和操作便利性；
- 合格的阴模会完整复刻阳模的所有结构特征和表面光洁度，以此制作的成品，能与阳模的原始表面形态完全一致。
3. 成品的成型与脱模
- 阴模从阳模上脱模后，即可用于零件量产；将复合材料在阴模内层压成型，再经脱模即可得到成品（实际生产中零件边缘会预留加工余量，后续需进行修剪）；
- 设计阴模时需明确零件的工装面/模面：该面直接在阴模内成型，表面光滑平整，通常会涂覆胶衣，是成品的外观面；
- 零件的另一面为背面/袋面（真空袋成型工艺中称袋面），该面成型效果较差，表面粗糙，一般需做隐藏处理或手工打磨，若需该面也达到精整效果，可选用压制成型、树脂传递模塑/真空辅助树脂传递模塑（RTM/VARTM）、挤压成型等工艺。
4. 脱模剂的关键使用原则
- 阳模与阴模之间、阴模与成品之间，均需涂抹脱模剂，以确保顺利脱模；
- 新脱模体系需在低风险场景下先进行测试（如制作与阳模表面效果一致的测试面），脱模效果受阳模表面材料等多种因素影响；
- 脱模剂厂商会提供使用说明，即便如此，复合材料生产中仍易出现脱模问题，轻则耗时返工，重则导致模具和成品报废，切勿直接量产，应测试先行。
二、单件/小批量生产的捷径工艺
制作单件或小批量零件时，可采用简化工艺：将阳模制作成成品内表面的尺寸规格（故意做小），成型后手工精整零件外表面，该工艺被称为阳模成型，其模面会保持光洁。
该工艺的核心优势是成本远低于阴模成型，适合大型单件产品，例如船体制作，是单件船体成型的优选工艺。
1. 阳模成型
阳模为凸面结构，零件直接在阳模表面层压成型，成型后零件外表面为非精整面，若有需求需手工进行打磨、刮腻、底漆、喷漆等精整处理。
注：仅当该工艺为权宜之计（存在成型缺陷，理想状态下会选用其他工艺）时，称为“阳模成型”；若该工艺为量产的标准工艺（即便量产千件也采用），则直接统称“成型”。
2. 阴模成型
阴模为凹面结构，零件在阴模型腔内成型，适用于汽车零件、机翼、自行车、船体等外表面需高精度光洁度的产品，是此类产品的主流成型工艺。
3. 单件阴模的制作特点
可通过直接加工MDF板、工装板、铝合金等材料，一步制作出符合零件模面几何形态的单件阴模；部分阴模会采用上下分体式设计，并通过金属球实现定位，碳纤维单件零件的阴模常采用该设计。
4. 金属模具的特殊优势
金属模具可跳过阳模制作步骤，直接加工成阴模，适合小型零件或大批量生产，例如自行车车架。成型模具方面，行业内存在多种精巧的金属模具设计。
5. 阳模/样板与阴模的称呼与性别属性无关
工装表面的“阳（凸面）”或“阴（凹面）”特征，与其为阳模/样板还是阴模并无直接关联。例如，船体的“阳模/样板”与“阳模成型的模具”外观相近，仅后者会依据船体层压厚度进行尺寸缩小处理。
三、模具设计的核心关键要点
在设计复合材料成型零件时，需重点考量模具的适配性，核心关注拔模角度、拐角半径、法兰结构三大要素，合理的设计可显著降低生产难度，实现零件的高效成型。
1. 拔模角度
与铸造、注塑工艺相同，零件的几何形态需确保能够顺利从模具中脱模，因此需设计拔模角度——即零件与脱模方向大致共线的侧面，需设计一个微小的倾斜角度。
- 常规设计：侧面与竖直方向的夹角建议为5°，零件脱模时会随分离距离的增加而逐渐松动，避免卡模；
- 无拔模角度的情况：仅适用于单件生产（脱模时模具可承受一定损伤）；若零件需平行侧面，则应将模具设计为分体式结构。
2. 拐角半径
复合材料成型应避免尖角设计，若需尖角，需通过非结构材料填充实现，设计时应遵循以下原则：
- 拐角半径尽可能大；
- 避免半径小于层压材料厚度（会导致内层形成硬角）；
- 理想半径为层压材料厚度的2倍及以上，以适配滑动连接结构。
3. 法兰结构
示例零件的外部大法兰用于与其他表面粘接，等宽度法兰不仅便于修剪，外观更为规整，还是复合材料零件连接的优质方案——无需二次层压即可实现拼接。
设计时需提前考虑零件的装配方式，将尽可能多的装配细节集成到模具中，以降低装配难度。
四、补充行业知识
复合材料工装按寿命可分为试制工装、批量工装、量产工装；按材料可分为木质工装、玻璃钢工装、铝制工装、钢制工装。阳模适合内表面光洁、外表面可后处理的产品；阴模适合外表面光洁、外观要求高的产品。分体式模具适合深腔、倒扣、复杂结构零件，可解决脱模难题。
五、典型应用案例
- 游艇船体制造大型船体单件生产采用阳模成型工艺，降低模具成本，外表面后期打磨喷漆；批量游艇则采用阳模翻阴模工艺，保证外壳光洁度与一致性。
- 汽车复合材料覆盖件新能源汽车叶子板、引擎盖等外观件全部采用阴模成型或 VARTM 工艺，确保外观面高精度，满足涂装要求。
- 航空航天小型结构件无人机机架、卫星配件等高精度小零件使用铝合金阴模，尺寸稳定、寿命长，适合千件级以上稳定量产。
- 自行车碳纤维车架采用分体式金属阴模与 RTM 工艺，多腔一体成型，外观光滑、强度可靠，是高端运动器材标准方案。
常见问题
复合材料工装和模具的区别是什么
工装是包含模具及所有辅助成型部件的广义总成，模具仅用于塑造零件表面几何形态，工装的范围更大。
为什么量产优先使用阴模成型
阴模成型可直接保证零件外观面光洁度，尺寸一致性好，后处理工作量小，适合大批量高精度生产。
拔模角度不足会带来哪些问题
拔模角度太小容易出现卡模、零件划伤、表面拉毛、应力集中，大幅降低成品率与生产效率。
拐角半径设计过小有什么影响
拐角半径过小会造成纤维褶皱、树脂堆积、局部变薄，导致强度下降、易开裂。
法兰结构设计不合理有哪些后果
法兰宽度不均、定位缺失会导致装配困难、连接强度不足、密封不良，增加修剪与组装成本。
复合材料工装材料如何选择
小批量试制常用木质或玻璃钢模具，成本低、周期短；中大批量高精度生产优先选用铝合金或钢制模具，寿命长、稳定性好。
阳模成型和阴模成型如何快速选型
外表面要求高选阴模成型，内表面要求高且外表面可后处理选阳模成型；大批量选阴模，单件小批量选阳模。
脱模失败常见原因有哪些
常见原因包括脱模剂漏涂、涂刷不均、表面未清洁、阳模 / 阴模表面粗糙度超标、未进行前期测试。
