绪
论
1.本课程的作用与任务
本课程是模具设计与制造专业的主要专业课之一。本课程内容以冷冲模具制造、塑料模具制造、装配为主。各校可根据具体要求决定取舍。
制品，它只是一件样品或是一张设计图。而所设计的该制品的成型模具，在尚未加工成为商品模具之前，也仅仅是设计图纸和相关数据而已，尚处于纸上谈兵状态，它必须通过一系列正确、快捷而又经济的加工方法，使之成为具有一定功能和实用价值，即能正常且持续地生产出合格制品的模具才行。否则，没有任何意义和价值。因此，模具制造的作用就是通过人、机的有机配合将图纸上的模具加工成商品模具。而模具制造工艺文件的作用则是用以指导和规范各工序的加工，使加工达到好、快、省的最终目的。
本课程是一门实践性、综合性都很强的专业课，其任务就是通过课堂讲授、实验实践、课程设计、实习工厂实训和模具制造厂的实习，使学习者在学习并掌握《冷冲压成型与模具设计》、《塑料制品成型与模具设计》的基础理论和设计方法的同时，要求：（1）掌握机械加工的基本知识和基本理论以及模具加工的方法和一般的装配技能，从而能将不太复杂的模具图加工成商品模具，并能正确分析和解决模具制造中常见的技术问题。（2）能用新技术新工艺、新技术解决模具制造中的新问题，并以此为学习者的就业和进一步创业打下较为牢固的基础。
2.本课程的要求和方法
制品、模具及其制造工艺，三者之间密不可分。很多设计独到、制造精良的模具，其制品的结构和功能设计，往往也是出类拔萃的。而能对制品的工艺结构中的任何一个不足之处提出独到的改进，无疑也是出于对模具结构设计和制造有透彻、独到的理解并积淀了较为深厚的造诣所致。
一个优秀的制品开发、设计者，在设计和确定的任何一处结构部位时，此部位成型模具的结构，实际上已经形成，而同时，此部位模具结构的加工、装配以及维修等一系列相关的技术问题，实际上也已经有序地经过审视而得以确定。因此，一个称职的产品设计者实际上已经是一位称职的模具工艺师了。
由此可知，要成为一个优秀的制品开发者，设计者，首先应成为一位称职的模具制造技师继而成为一个优秀的模具设计师。为此，还必须从学会制造一颗合格的螺钉起步。这正是千里之行始于足下！
如前所述，本课程是一门实践性、综合性都很强而且涉及知识面较广的课程。因此要求学习者将大约60%的精力和学习时间用于实验、实训和实习，再以大约40%的精力和时间，学好本课程的基础理论和各种加工方法、加工技能；以及分析问题、解决问题的方法，并在实验、实训和实习过程中和日后的工作中积淀、充实和提高。
制品是模具制造出来的，而模具则是模具 师傅们的双手创造出来的。因此，要学会、学好这门模具 制造课，最好的方法就是踏踏实实的学习并亲自动手去制造模具，实践出真知。任何人的真知灼见、一技之长，无不来源于实践。 但是，教材上的知识也是实践真知的总结和浓缩，是精华。须知，一个人一生所从事专业工作的经验和总结，往往还难以满足编著一本教材的要求，尚须参考、借鉴若干本他人教材中的许多经验的精华来启迪和补充自身的不足，也才能使教材得以完善。于此亦可知其编著一本专业教材之不易。因此，若轻视理论知识的学习也是不可取的。而惟一地可取有方法仍然是：理论紧密联系实际，手脑并用双管齐下的方法。
学习，无论学什么都要勤于动脑、善于思考。勤，就是不断学习，向老师傅、向一切有经验的人学习，不耻下问，持之以恒，日积月累，必有所获。正所谓积沙成塔、集腋成裘力量因为知识在于积累。一曝十寒，三天打鱼两天晒网是难成气候的。善于思考就是遇到问题不介要多想，还要善于联想，从而能举一反三，触类旁通，深入实质，追根寻底国。不懂要问，问清楚，弄彻底。不装懂，不流于一知半解。
上述种种纯属笔者之愚见，乃抛砖引玉之谈，仅供学习者参考。在人的一生中看似漫长而实则非常短暂的学习和工作过程中，每个人均可根据自己的实际情况探索出一些切合自己的、行之有效的学习方法。条条大道通顶峰。路在每个人的脚下。你走过去了，留下的就是路。
3．模具制造的特点
模具，无论是塑料模、冲压模还是其他模具都是一种专用的、最适于批量生产的、高技术含量的精密成型工艺装备。模具制造地机械制造中属于精密机械制造的范畴，具有下述诸多特点: （1）模具成型尺寸的制造精度要求高。
● 一般塑料模具成型尺寸的精度在（0.1~0.010）mm范围内；精密模具则达到（0.010~0.005）mm范围内；有的甚至达到（0.003~0.001）mm的高精度。 ● 在多工位级进精密冲模中，凹模镶件的重复定位精度可达到（0.005~0.002）mm；步距精度亦可达到（0.005~0.002）mm。
● 塑料模具成型尺寸的测量公差：一般模具成型尺寸的制造公差是制品尺寸公差（GB/T14486-93）的1/3~1/5；而精密模具成型尺寸的制造公差仅为制品尺寸公差的 1/6~1/8。
（2）模具各相关结构件之间的配合精度要求高。
（3）成型件之间、成型件与结构件之间、结构件之间的相对位置精度要求高。 （4）成型件的成型表面质量要求高；可达Ra（0.4~0.1）µm。 （5）成型件的制造难度大。
①塑料模的成型面是塑料制品各部分表面在一定的温度和压力下，在型腔和型芯上的复制。而型腔和型芯的各成型面，多呈二维、三维的平面、斜面、曲面或曲面与平面平、曲面与斜面、曲面与曲面的组合、交错、重叠等复杂异型的组合体。不但复杂而且精细，表面质量要求高、尺寸精度要求高。因此，非一般的机械加工设备和常规的刀、夹具、工具、量具所能完成，而必须采用诸如数控车床、数控铣床、仿形铣和磨、成型磨、线切割、电火花成形、激光加工、超声波加工、叫解研磨、珩磨等特种加工的配合并配之以相应的工具、夹具、刀具、量具如专用样板、专用量规（均为非标准件），需专门设计和制造，方能满足其制造工艺的要求，故其加工难度大。 ②为提高模具的使用寿命，模具的成型件和有相对运动的易磨损结构件，多选用优质钢材并进行相应的处理如调质、预硬、淬火回火；氧化涂复以及渗碳渗氮、碳氮共渗等处理以及消除其内应力，提高耐磨性、耐腐性、稳定性和综合机械性能，从而提高模具的使用寿命和使用精度，降低制品成本。经处理后的钢材，除预硬易切钢外，其余钢材只能进行电加工和磨削加工，故增加了加工的难度。 （6）因模具制造精度高，制造要求高，加工难度大，因此对工人的技术水平和技能以及检测工艺装备和检测工艺水平都有相应的较高要求。
（7）在模具的组装和总装工艺中常采用配制的加工方法，如配钻、铰、铣、镗、车、磨和配研等，以此保证两配制零件形状和相互位置（同轴度、垂直度、平行度、平面度、对称度、密合度等）的完全一致，以提高其装配精度。尤其在二次精定位中的两配合锥面，常采用研配工艺和涂红粉检验的方法，以此保证两配合面的密合。导柱与导套为保证其良好的导向和定位功能，加工后也必须进行研配。唯此，模具的整体综合质量才能得到可靠保证，制品的质量也才能得到有效保证。
（8）正由于模具制造的工序繁复，多种多样，制造难度大，工艺流程长，致使制造周期长。但周期又受其合同的严格限制，必须按时完成，就更增加了制造的难度。即在设计、制造的全过程中，不允许出现原则性失误。因此，促使模具生产企业必须严格、牢固地树立全员性的质量管理和保证体系，并以制度形式落实到各项工作中，使每副模具的每个零件上，从设计始至交货止全过程的每一个环节的影响质量的每个因素，都处于严格和有效的控制之中。
（9）模具属大批量生产的专用成型工装设备。一副设计合理、制造精良、用材恰当的塑料注射模，可连续生产（30~50）万次不下机。多型腔模具甚至每年可生产上千万件制品；精密冲模的寿命可达（10000~20000）万次。可见，在上述批量范围内的制品，有一副模具足矣。所以，模具制造属单件生产，还很难见到一件产品同时开几副模具的情况。唯有模具的标准件和通用件属批量生产，由专业制造厂按国家标准生产、供货。
（10）模具，尤其是塑料模具，其型腔的装配和抛光，目前绝大多数仍为手工操作，尤其是复杂的中、小型模具更是如此。一时尚难实现机械化、自动化___尽管在此领域目前比之以往已有长足的进步。 4.模具制造的主要方法
因其用途的不同，精度要求的不同，制造方法也各不相同。
（1）试制性和批量小的试生产模具，常采用快速成型铸造法或用无须热处理且易于加工的诸如铝合金，软质钢材等材料进行快速制模，可大大减小制造的难度，缩短制模周期，满足试制要求。
快速成型铸造法最常用的材料是锌基合金。它熔点低、可铸造性好，易于成型形状较为复杂的模具，而且铸造精度也比其他同类材料的铸造精度高，并具有与软质钢材相同的强度、耐磨性和润滑性。缺点则是材质较软，不耐磨且耐热性差所以寿命短，尤其不宜制造成型温度要求高的塑料模具。 另外，也有用导热性和耐磨性相对较好的铍铜合金代替锌基合金的，有助于模具质量和使用寿命的提高。 还有将酚醛树脂、环氧树脂和聚酯树脂等合成树脂用于快速成型铸造制模的。合成树脂质轻、耐磨，故不易锈蚀；流动性好而易于充模成型。复制、修理也较为容易。其最大缺点是不耐热，温度过高变形大，而且质软而不耐磨。强度不高，还易于老化。
（2）大型的、形状简单且加工精度要求不高的模具零件可采用焊接和局部焊接的方法，既省料又易于加工，所以快速但精度不高，而且焊接后，焊接处的内应力较大，比之整体进行加工的模具，其抗冲击强度较差。氩弧焊接的零件，其变形相对小些，多用于对成型零件局部损坏的修补。
（3）一般的日用品模具，因其制品（如玩具和日常生活用品等）只有形状和外观要求而无精度要求或精度要求不高的模具，用常规的机加工方法如铸、锻、车、钻、铣、镗、磨既可完成。
（4）除此之外的工程结构件制品的模具制造，其一是标准件（包括整体标准模架）和通用件的加工方法，如前所述，均有相关的国家标准，由专业生产厂按国标的要求，批量生产、供货，其制造方法仍以常规的车、铣、刨、钻、镗、磨为主，辅以一些专用设备和制造方法。如长径比较大的、推管深孔加工和弹簧的专业加工方法以及各种标准件、通用件的热处理等。其二是成型件的加工：成型件的加工是成型类模具加工的重点和核心。
成型件的加工方法又分为两种类型：其一是各成型面的加工，多采用诸如数控车床、仿形加工、数控铣床以及加工中心、成型磨削以及个别情况下所采用的冷挤压成型、压印修磨成型等的加工方法。同时还辅之以超声、电化学、激光、电子束、等离子体加工以及与三坐标测试仪、扫描仪相配合的快速原型加工、电解研磨、挤压珩磨、镜面研抛等一系列特种加工。（由于数控机床和加工中心的日益普及，仿形加工，在目前的模具制造业中，已逐步被淘汰，故本教材不再介绍。） 低耗、高效、优质、环保型的热处理加工工艺也是成型件加工中极为重要而不可忽视的一环。
其二是成型件与结构件的配合部分的加工以及成型件之间的镶拼结构配合部分的加工，一般大多采用精密机械加工方法如铣、镗、磨，以及线切割、电火花加工等。
5、现代模具制造技术的发展趋向
（1）首先是加快模具的标准化、商品化发展，以及提高模具的制造质量、缩短模具的制造周期。
（2）模具CAD/CAM技术是模具设计、制造技术的又一次革命，其优势越来越明显。普及和提高CAD/CAM技术的应用是模具制造走向现代化的必由之路。 （3）以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具外表面粗加工的的发展方向。
（4）成型面的加工向精密、自动化方向发展。 （5）光整加工技术向自动化方向发展。
（6）以三坐标测试仪和快速原型制造技术为代表的制模技术是模具制造技术的又一重大发展。尤其是用于反向制造工程和复杂模具的制造，对缩短制造周期有着非常重要的作用。
（7）节能、优质、高速、绿色热处理工艺是模具零件热处理的主导方向。 （8）进一步提高模具钢材的耐磨、耐蚀、综合机械性能、加工性能和抛光性能是提高模具质量的稳定性和使用寿命的主要途长径和发展趋向。
6、模具的现代生产方式
在完全实现模具标准件、通用件的生产专业化，供应商品化的基础上，利用现代IT技术，组成局域通信网络，将计算机设计完成的各成型面、配合面数字化并编成代码直接输入数控机床或（CNC）加工中心进行自动编程继而完成自动加工。加工过程中则完成自动检测和结果的自动显示，从而实现产品、模具设计以及模具制造的自动化和智能化并以此提高设计和制造的速度和质量，减少人为的多层次失误造成的缺陷，从而缩短模具生产周期，提高模具质量以及使用的可靠性和寿命。
