σ″t為拉應力，σ″r為壓應力，其分布狀態。由圖可知，切向拉應力最大值產生在預緊圈的內壁，徑向壓應力的最大值也產生在預緊圈的內壁。r2、r3分別表示預緊圈的內、外壁半徑。
3)組合式凹模未工作時的預應力分布組合式凹模預緊組合後而未工作時的預應力值等於凹模預壓後及預緊圈預緊後產生的預應力值的疊加，其分布狀態。
（2）組合式凹模工作時的應力分布
1)把組合式凹模當作整體式凹模時的應力分布組合式凹模在工作時可以將凹模、預緊圈看作一個整體，按整體凹模處理，其應力分布狀態。切向拉應力σt、徑向拉應力σr最大值均在凹模內壁處。
2)組合式凹模工作時的應力分布組合式凹模工作時的應力分布應該是整體式凹模工作時的應力狀態與組合式凹模未工作時的應力狀態的疊加，其分布狀態。
從圖中的應力狀態分析，利用組合凹模後，凹模內徑處拉應力顯著下降，甚至可以使內壁沒有切向拉應力的作用，減小了凹模內壁裂紋擴展的概率，大幅度提高了模具的承載能力，延長了模具的使用壽命。高速鋼和硬質合金雖然具有高硬度和高耐磨性，但由於性脆、抗拉性能差，不適合用來製造整體凹模，采用組合式預緊凹模後，改變了凹模的應力狀態，使用高速鋼、硬質合金脆性材料製造內層凹模是完全可行的。
此外，采用組合式凹模還可以減少昂貴高級模具材料的消耗，較大幅度地降低模具製造成本。組合式凹模的內層凹模采用高級模具材料，預緊圈可用一般的合金工具鋼或合金結構鋼。由於內層凹模尺寸的減小，同時也降低了對鍛造和熱處理的要求。
10.2.3.4組合式凹模設計
組合式凹模設計應包括預應力壓套結構形式的確定、壓套尺寸的設計及過盈量的經驗選取。
（1）組合式凹模的結構形式
前麵已經談到，為了在凹模內壁產生足夠大的預應力，可以采用一個或多個帶有一定過盈量的預應力壓套。壓套的數目在1～3個範圍內，依單位壓力數值的大小而定。當單位壓力小於1000MPa時，可以采用整體式結構凹模，即不鑲預應力壓套；大於1000MPa而小於1600MPa時，采取一個壓套單壓配合的雙層組合凹模；大於1600MPa而小於2200MPa時，選用兩層壓套、雙重壓套配合的三層組合凹模。
當壓套材料的抗拉強度極限σb=1300～1500MPa時，三層組合模就可成功地應用於幾乎所有金屬及合金的擠壓。經驗表明，雙層壓套的組合式凹模是模具最好的結構形式，進一步增加壓套的數目，並不能提高工作壓力的極限數值，隻能使凹模內的應力分布趨於更均勻些。但是，這卻給加工製造和裝配帶來了一係列困難。
（2）組合式凹模的尺寸設計
在組合式凹模中，壓套承受著較大的切向拉應力，因此壓套必須具有足夠的厚度以滿足組合式凹模的使用要求。
1)兩層組合式凹模的設計兩層組合式凹模壓合。圖中d1為凹模內徑(按擠壓件最大外徑)；(錐度可以向上，也可以向下)；為d2處軸向壓合量；為d2處徑向過盈量。由圖中幾何關係還可看出：
2)三層組合式凹模的設計三層組合式凹模壓合。圖中d1為凹模內徑(按擠壓件最大外徑)；(錐度可以向上，也可以向下)；為d2處軸向壓合量；為d2處徑向過盈量；為d3處軸向壓合量；為d3處徑向過盈量。由圖中幾何關係還可看出：
預應力圈的材料必須具有足夠的強度與韌性兩方麵的綜合性能：
預應力圈淬火硬度，中層為HRC42～44，外層為HRC38～40。反複使用條件下的預應力圈應進行200℃的低溫回火以消除內應力。
10.2.3.5組合式凹模的裝配
組合式凹模的裝配是模具生產中的重要環節，對於能否獲得預期的過盈效果有直接影響，常見的裝配方法有以下兩種。
（1）加熱裝配
加熱裝配是利用熱脹冷縮原理進行組裝的一種方法。這種方法是將壓套加熱至一定溫度後，再將鑲塊自由放入其中，使鑲塊在壓套中處於浮動狀態進行冷卻，當壓套冷卻後便將鑲塊自然箍緊。熱裝時，壓套孔不需做出錐度，因而簡化了製造工藝。但是，由於加熱溫度超過壓套材料的最高回火溫度，其硬度和強度受到一定影響。因此，這種裝配方法隻適合於承載力較小和過盈不大的單層壓套的組合模。
（2）室溫下壓入裝配
在室溫下，用油壓機將鑲塊與壓套沿著配合錐麵進行壓合。這種裝配方法的特點是不需要加熱，配合麵為錐形。它的預緊效果比較好，質量也容易控製，而且更換鑲塊容易，壓套又可重複使用。但是，配合麵錐度的加工精度要求較高，過盈數值必須嚴格控製，裝配時必須設有安全保護擋板。它用在承載能力較大的工具鋼模具上。
10.2.4卸件和頂出裝置的設計
擠壓件可能緊貼在凸模上，也可能緊卡在凹模內。將擠壓件從凸模或芯軸上卸下的裝置稱為卸件裝置，主要用於反擠壓及正擠壓空心件。將擠壓件從凹模型腔內頂出的裝置稱為頂出裝置，主要用於正擠壓件及黑色金屬反擠壓。
（1）卸件裝置
典型模具的卸件裝置有卸件板或卸件器。卸件器的孔形應與製件的外形相適應。
黑色金屬反擠壓時壁厚不會太薄，可以使用整體卸件器。對於壁厚小於0.5mm的薄壁有色金屬反擠壓件，應當使用的組合式卸件板。卸件板外側裝有一圈拉簧使卸件器內孔與反擠壓凸模貼緊。組合式卸件板一般由三塊或四塊組成。
此外還有剛性卸件裝置，圖中(a)由支杆來支承，(b)由套管支承。在套管支承結構中，改變套管長度可調整卸件板的高度，使用起來比較方便。當擠壓件高度較大時，用剛性卸件裝置將會使凸模過長而失去穩定性。因此，剛性卸件裝置一般用於擠壓高度較小的反擠壓。
（2）頂出裝置
擠壓後，製件卡在凹模內，需要設計頂出器將製件從凹模中頂出。一般情況下凹模裝在下模，故擠壓黑色金屬時，模具應設下頂出裝置。如果壓力機上備有頂出機構，隻需在模具相應位置設計頂杆，使模具結構簡化；如果壓力機沒有專用頂出機構，就需設計出的機械拉杆式聯動頂出裝置，靠上模回移時帶動拉板6、頂料杆5和頂杆4來完成頂件任務。
拉杆式頂出裝置使用上有一定的局限性。由於拉杆穿過下模，對於擠壓尺寸較長的模具，將受到壓力機工作台孔高度的限製。為了使頂出裝置通用化，可采用氣動頂出裝置，可根據不同的擠壓件更換裝於活塞軸上的頂杆。這種通用氣動頂出裝置可用於正擠壓、反擠壓與複合擠壓模具。頂出力按擠壓力的10％～15％計算。
有時為了使頂出機構簡化，可將模具倒裝，凹模在上，凸模在下，這樣就可利用壓力機滑塊上的打件橫梁將製件從凹模中通過頂杆頂出。
除上述裝置外，也可用的凸輪頂出裝置。上模回程，固定在上模的左凸輪帶動右凸輪，通過頂杆將製件頂出；上模繼續回程，活動凸輪擺動，脫開使頂杆自動回到原來位置。
10.2.5承壓墊板的設計
擠壓時，單位擠壓力很大，為了不使凸、凹模傳來的高壓力直接作用在上、下底板上，在凸模與上底板、凹模與下底板之間加設一塊承壓墊板。承壓墊板要求淬硬至HRC42～46。
（1）承壓墊板的作用
承壓墊板的主要作用是使凸模或凹模傳來的高壓力得到一定程度的緩解。設由擠壓作用在墊板上的均布單位壓力為p0，作用域是以d0為直徑的圓麵積(對於凸模，d0為上端台肩處直徑；對於凹模，d0為凹模洞口直徑)。凸、凹模為方形，則作用域為方形麵積，以此類推。據彈性理論相關知識分析，壓力向墊板內傳播如同截頭錐件一樣向外擴展，承壓麵積擴大，單位麵積上的壓力得到一定程度的緩解，其中加壓中心壓力最大，周邊壓力最小。墊板厚度T、壓力傳遞的範圍d以及所傳遞的壓力比pmax/ p0、pmin/p0之間的關係，由圖可見，墊板相對厚度T/d0增加，則d/d0也相應增加，即壓力分散範圍擴大，傳遞的壓力比pmax/p0、pmin/p0卻迅速減小，從而可以降低上、下底板承受壓力。
墊板承受很大壓力，要求具有較高的強度與剛度，一般采用45鋼製造並淬硬。如果承受壓力過大，則可采用合金鋼製造，以提高其承載能力。
（2）承壓板的設計及校核
設計墊板時，主要是確定板厚和校核強度。
若已知均布壓力p0，受壓範圍d0，底板的許用抗壓強度［σcb］，以pmax=［σcb］ 計算出pmax /p值，在得到T/d0值，求得墊板厚度T值。確定T值後，由d/d0曲線查出對應的d值，從而校核設計的墊板直徑是否滿足使用要求。如果設計的墊板直徑小於圖中查得的d值，則應增大墊板尺寸。
10.2.6模具導向裝置的設計
為了保證工作時凸模與凹模軸線一致，避免因偏心負荷造成的側向力使凸模彎曲或折斷，冷擠模具必須設置導向裝置。
冷擠壓模具的導向方式有導板導向、套筒導向和導柱導套導向。其中導柱導套導向安裝調試方便，導向精度高，壽命長，使用最廣泛。
常用的滑動導柱導套的結構形式和尺寸。
為了保持良好的潤滑狀態，在導柱或導套上開設油槽，導套孔d0與導柱直徑d之間采用H7/h6或H6/h5配合。導套壓入上底板的長度及導套外徑D不得小於導柱直徑d的1.5倍，導套導向長度應為導柱直徑的2～3倍。
導柱直徑d可根據模具結構、導柱的強度和剛度來確定，一般導柱直徑d≥30mm。同導套一樣，導柱壓入下底板的長度不得小於導柱直徑的1.5倍，導柱的總長度按模具閉合高度來確定，但要保證當凸模進入凹模之前導柱導套已開始配合，以保證導向精度。
為了保證導柱、導套的穩定性，在冷擠模具中多采用壓板螺釘將導柱、導套固定在上、下底板上，具體結構，采用螺釘、銷釘連接固定。
為提高導向精度、減少摩擦，擠壓精密件的模具往往采用滾動導柱導套結構的導向裝置。這種導向裝置導套內裝有鋼球保持器，導柱、導套之間的滑動摩擦改為鋼球與導柱、導套之間的滾動摩擦，原導柱、導套間的小間隙配合改為鋼球與導柱、導套之間的小過盈配合(有關滾動式導柱導套裝置的介紹，可參閱王孝培主編的《衝壓手冊》)。
導柱、導套多采用20、20Cr鋼滲碳，滲碳層深度0.6～1.2mm，淬火硬度HRC58～62，表麵粗糙度Ra≤0.2μm。