1.2 模具制造技術的基本要求及特點

1.2.1 模具制造的基本要求

在工業產品的生產中，應用模具的目的在于保證產品的質量，提高生產率和降低成本等。因此，除了正確進行模具設計，采用合理的模具結構外，還必須有高質量的模具制造作為技術。制造模具時，不論采取哪一種方法都應該滿足如下幾個要求：

1．制造精度高

為了生產合格的產品和發揮模具的效能，模具設計和制造必須具有較高的精度。模具的精度主要由制品精度要求和模具結構決定，為了保證制品的精度和質量，模具工作部分的精度通常要比制品精度高2～4級。模具結構則對上、下模之間的配合有較高的要求，組成模具的零件都必須有足夠的制造精度，否則模具將不可能生產出合格的制品，甚至會導致模具無法正常使用。

2．使用壽命長

模具是比較昂貴的工藝裝備，目前模具制造費用約占產品成本的10%～30%，其使用壽命將直接影響生產成本。因此，除了小批量生產和新產品試制等特殊情況外，一般都要求具有較長的使用壽命，在大批量生產的情況下，模具的使用壽命更加重要。

3．制造周期短

模具制造周期的長短主要決定于制造技術和生產管理水平的高低。為了滿足生產的需要，提高產品的競爭能力，必須在保證質量的前提下盡量縮短模具制造周期。

4．模具成本低

模具成本與模具結構的復雜程度、模具材料、制造精度要求以及加工方法有關。模具技術人員必須根據制品要求合理設計和制定其加工工藝，努力降低模具制造成本。

必須指出，上述四個指標是互相關聯、相互影響的。片面追求模具精度和使用壽命必將導致制造成本的增加，只顧降低成本和縮短周期而忽略模具精度和使用壽命的做法也是不可取的。在設計與制造模具時，應根據實際情況全面考慮，即應在保證產品質量的前提下，選擇與生產量相適應的模具結構和制造方法，使模具成本降低到最小。如果想提高模具制造的綜合指標，就應該認真研究現代模具制造理論，積極采用先進制造技術，以滿足現代工業發展的需要。

1.2.2 模具加工程序

模具加工的一般程序是：模具標準件準備→坯料準備→模具零件形狀加工→熱處理→模具零件精加工→模具裝配。

沖模由凸模、凹模、導向、頂出等部分組成，注塑模及壓鑄模由型腔部分的定模以及型芯部分的動模，還有導向、頂出、支承等部分組成。一副模具的零件多達100種以上。其中除了標準件可以外購，直接進行裝配外，其他零件都要進行加工。

坯料準備是為各模具零件提供相應的坯料。其加工內容按原材料的類型不同而異。對于鍛件或切割鋼板要進行六面加工，除去表面黑皮，將外形尺寸加工到要求，磨削兩平面及基準面，使坯料平行度和垂直度符合要求。直接應用標準模塊，則坯料準備階段不需要再作任何加工，是縮短制模周期的最有效方法。模具設計人員應盡可能選用標準模塊。

模具零件形狀加工的任務是按要求對坯料進行內外形狀的加工。例如，按沖裁凸模所需形狀進行外形加工，按沖裁凹模所需形狀加工型孔、緊固螺栓及銷釘孔。又如按照注塑模型芯的形狀進行內、外形狀加工，或按型腔的形狀進行內形加工。

熱處理是使經初步加工的模具零件半成品達到所需的硬度。

模具零件的精加工是對淬硬的模具零件半成品進一步加工，以滿足尺寸精度、形狀精度和表面質量的要求。針對精加工階段材料較硬的特點，大多數采用磨削加工和精密電加工方法。

無論是沖模或注塑模都有預先加工好的標準件供模具設計人員選用。現在，除了螺栓、銷釘、導柱、導套等一般標準外，還有常用圓形和異形沖頭、導銷、推桿等各種標準件。此外還開發了許多標準組合，使模具標準化達到更高的水平。模具制造中的標準化程度越高，則加工周期越短。

模具裝配的任務是將已加工好的模具零件及標準件按模具總裝配圖要求裝配成一副完整的模具。在裝配過程中，需對某些模具零件進行拋光和修整。試模后還需對某些部位進行調整和修正，使模具生產的制件符合圖樣要求。而且模具能正常地連續工作，模具加工過程才結束。在整個模具加工過程中還需對每一道加工工序的結果進行檢驗和確認，才能保證裝配好的模具達到設計要求。

1.2.3 模具加工方法的分類

模具加工方法主要分為切削加工及非切削加工兩大類。這兩類中各自所包含的各種加工方法見表1-1。

通常，按照模具的種類、結構、用途、材質、尺寸、形狀、精度及使用壽命等各種因素選用相應的加工方法。

各種加工方法均有可能達到的精度和經濟精度。為了降低生產成本，根據模具各部位的不同要求盡可能使用各加工方法的經濟精度。

1.2.4 傳統模具制造向現代模具制造的過渡

傳統模具技術主要是根據設計圖樣，用仿形加工、成形磨削以及電火花加工方法來制造模具。近年來，隨著計算機網絡的高速發展，引發了一場信息技術革命，并構造了一個全球范圍的虛擬環境，極大地縮短了人與人之間的距離。計算機技術、自動化技術、網絡通信技術，這三者的有機結合給現代制造技術準備了技術條件和奠定了物質基礎。

現代模具制造是伴隨這些技術的發展而提出并得到實質性應用。模具制造能夠利用CAD/CAE/CAPP/CAM技術和數控加工技術有效地對整個設計制造過程進行預測評估，迅速獲得樣本，有利于爭取訂單、贏得客戶，同時節省大量的模具試制材料費用，減少模具返修率，縮短生產周期，大大降低了模具成本。在此期間，人們還針對新的技術環境進行深入探討研究，甚至可以利用網絡通信技術，在世界范圍內組織最精良的動態聯盟隊伍來完成每個項目，快速解決各種難題。可見，高新技術的發展給模具注入了新的生機，模具制造現代化正成為國際模具業發展的一種趨勢。國內模具業也正從傳統模具制造模式向著現代模具制造模式過渡。

1.2.5 現代模具制造技術的特點

為了便于比較，圖1-1、圖1-2給出傳統模具制造和現代模具制造流程。從中可以歸納出一些主要特點：

（1）傳統制模的質量依賴于人為因素，再現能力差，整體水平不易控制；現代制模的質量依賴于物化因素，再現能力強，整體水平容易控制。

（2）傳統制模采用串行方式進行，易造成設計與制造脫節，重復勞動多，加工周期長；現代制模則采用并行方式進行，設計和制造基于共同的數學模型，可以在模具總體工藝方案指導下通過公共數據庫并行通信，相互協調，共享信息，重復勞動少，加工周期短。

（3）傳統制模只能通過試模來完成對模具質量的評價，返修多，成本高；現代制模則通過計算機數據模擬和仿真技術來完善模具結構，返修少，成本低。

正因為有了各種新的制造途徑和手段，模具制造水平得到了有效的提高。表1-2反映了傳統模具制造與現代模具制造技術水平的差別。

1.2.6 學習本課程的基本要求

“模具制造工藝”課程是模具設計與制造專業的主要專業課之一。涉及的知識面廣，綜合性較強。金屬材料及熱處理、數控技術、機械制造工藝及設備等課程的有關內容都將在“模具制造工藝”課程中得到綜合應用。制定任何模具零件工藝路線，都需要具備較廣泛的機械加工方面的專業知識和技術基礎知識。因此在學習中善于綜合應用相關課程的知識，是十分重要的。

“模具制造工藝”是一門實踐性較強的課程。任何模具零件的工藝路線和所采用的工藝方法都和實際生產條件密切相關，在處理工藝技術問題時一定要理論聯系實際。對于同一個零件，在不同的生產條件下可以采用不同的工藝路線和工藝方法達到工件的技術要求。要注意在生產過程中學習、積累模具生產的有關知識和經驗，以便能更好地處理生產中的有關技術問題。

“模具制造工藝”和其他科學技術一樣，也在不斷的發展和提高。在制定工藝路線時要充分考慮一些新工藝、新技術應用的可行性，并加以應用，以不斷提高模具制造的工藝技術水平。

思考題

1．試述中國模具制造技術發展方向。

2．模具制造有哪些基本要求？