模具制造技术培训教材

教教 研 室案_2017 ―2018 学年第 一 学期所 属 学 院 _ 机电与汽车工程学院 数控机电教研室 模具制造技术 15 模具 呼昊 _ __ ____课 程 名 称 _ 适 用 班 级 _ 主 讲 教 师 ___ 职称 __ 高级工程师 _ 2017 年 9 月 5 日厦门华天涉外职业技术学院教务处制首课程名称 课程编号 课程类型 必修课 选修课 模具制造技术 1113B224页授课对象 （班级） 15 模具公共基础课（ ） ；专业基础课（√） ；专业课（） 专业选修课（ ） ；公共选修课（ ） 考试（√） ； 2授课方式 课堂讲授（√） ；实践课（ ） 考核方式课程教学 总学时数36 理论教学：36 学时； 序号 教材名称 作者学分数学时分配 选用的教实验（实训） ：学时 出版社 出版时间材及主要 参考资料1模具制造技术周兰 菊化工工业出 版社2016.0623 授课教师 授课时间 呼昊 职称 高级工程师2017 —2018 学年第 一 学期 — 10 周注：表中（）选项请打“√” 。

课程教案授课时间 第 周 第 1-2 节课 2017 年 9 月 22 日 课次 课时 安排 1 2 授课方式 理论课（√） 讨论课（ ） 实践课（ ） （请打√） 习题课（ ） 其 他（ ） 授课题目（教学章、节或主题） ： 绪论 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次） ： 目的：了解模具技术的现状及发展趋势 要求：模具制造的特点及基本要求教学内容重点及难点： 重点：模具制造的特点及基本要求 难点：模具制造的特点及基本要求 教 具 作业 思考题 1、了解模具技术的现状及发展趋势 课后小结多媒体、现场教 学 基 本 内 容方法及手段第一章 绪论 一、模具制造的基本要求： 1、制造精度高 2、使用寿命长 3、制造周期短 4、模具成本低 二、现代模具制造的特点： 传统制模 依赖于人为因素， 再现能力差， 整体不易控制 串行方式进行，容易造成设计和 制造脱节，重复劳动多，加工周 期长 现代制模 依赖于物化因素， 再现能力强， 能够整体控制 并行方式进行， 共享数学模型和数据 库 并行通信，相互协调 重复劳动少，加工周期短制模质量制模流程制模评价通过试模进行评价，返修多，成 计算机仿真和模拟来完善模具结构， 本高 返修少，成本低三、从科技发展趋势来看模具发展趋势可以先从下列最基本六个方面进行分析：  新材料——模具新材料及为成形产品新材料成形新型模具；  新工艺——新成形工艺及模具加工新工艺； 讲授、讨论  新技术——技术进步带动模具生产逐步向超高速、超精高度自动化方向发 展；  信息化——数字化生产、信息化管理、充分利用ＩＴ技术；  网络化——溶入利用好世界全球化网络，掀起模具企业应用电子商务热潮；  绿色制造低碳经济——用尽量少资源来创造尽量多价值，包括回收再利用与 环保等，不但模具要能这样，而且更要使模具用户也能这样。

为配合环保发 展大方向，模具行业将“后危机”时期，从不同方面加大投入，使行业可持 续发展。

3.1、模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 3.1.1、模具软件功能集成化  模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用 同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、 装备、检测、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。

如英国 Delcam 公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型， 复杂性体工程制图， 工业设计高级渲染，塑料模设计专家系统，复杂形体 CAM，艺术造型及雕 刻自动编程系统，逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。

集成化程度较 高的软件还包括：Pro/E,UG,CAIIA 等。

3.1.2、模具设计、分析及制造的三维化 传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代生产和集成化技术要求。

模具 设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来 设计模具。

教 学 基 本 内 容方法及手段3.1.3、模具软件应用的网络化趋势  随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计 算机软硬件技术的迅速发展，模具软件应用的网络化的发展趋势是使 CAD/CAE/CAM 技术跨地区、跨企业、跨院所在整个行业中推广，实现技 术资源的重新整合，使虚拟设计、敏捷制造技术成为可能。

美国在其《 21 世纪制造企业战略》中指出，到 2006 年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程 方案，使汽车开发周期从 80 个月缩短到 8 个月。

3.2、模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 3.2.1、模具向着精密、复杂、大型的方向发展  对检测设备的要求越来越高。

目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日 本等国的高精密三坐标测量机， 并具有数字化扫描功能。

实现了从测量事物 →建立数学模型→输出工程图纸→模具制造全过程， 成功实现了逆向工程技 术的开发和应用。

3.2.2、数控电火花加工机床  日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的 AQ325L,AQ550LLS-WEDM 具有 驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。

瑞士夏米尔公司的 NCEDM 具有 P-E3 自适应控制、PCE 能量控制及自动编程专家系统。

另外 还有些 EDM 还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制（FC） 等技术。

3.2.3、高速铣削机床（HSM）  铣削加工是型腔模具加工的重要手段。

而高速铣削具有工件温度低、 切削力 小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为普通铣削加工的 5-10 倍）及 可加工硬材料（<60HRC）等诸多优点。

因而在模具加工中日益受到重视。

HSM 主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料 模等曲面加工。

 高速铣削技术的进一步发展及其推广应用  近年来， 我国模具制造业中的一些骨干重点企业先后引进了高速铣床和高速 加工中心， 它们已在模具加工中发挥了很好的作用。

国外高速加工机床主轴 最高转速有的已超过 100000r/min，快速进给速度可达 120m/min，加速度可 达 1～2g，换刀时间可提高到 1～2s。

这样就可大幅度提高加工效率，并可 获得 Ra≤1μ m 的加工表面粗糙度，可切削 60HRC 以上的高硬度材料，形 成了对电火花成形加工的挑战。

随着主轴转速的提高， 机床结构及其所配置 的系统及关键部件和零配件、 刀具等都必须要有相应的匹配， 从而使机床造 价大为提高。

 因此在一定时间内， 我国模具企业进口的高速加工机床主轴最高转速仍将以 10000～20000r/min 为主， 少数会达到 40000r/min 左右。

虽然向更高转速发 展是一个方向，但目前最主要的还是推广应用。

高速加工是切削加工工艺的革命性变革。

从技术发展角度看，高速铣削正与超 精加工、干硬切削加工相结合，开辟了以铣代磨的新天地，并极大地减轻了模具的 研抛工作量，缩短了模具制造周期。

因此可以预计，我国模具企业将会越来越多地 应用高速铣削技术。

虚拟主轴并联机床和 3D 激光六轴铣床的诞生及开放式控制系 统的应用更为高速加工增添了光彩。

讲授、讨论课程教案授课时间第 周第 3-4 节课2017 年 9 月 27日课次 课时 安排1 2授课方式 理论课（√） 讨论课（ ） 实践课（ ） （请打√） 习题课（ ） 其 他（ ） 授课题目（教学章、节或主题） ： 绪论 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次） ： 目的：了解模具技术的现状及发展趋势 要求：模具制造的特点及基本要求教学内容重点及难点： 重点：模具制造的特点及基本要求 难点：模具制造的特点及基本要求 教 具 作业 思考题 课后小结 1、 了解模具技术的现状及发展趋势 2、 了解模具制造的特点及基本要求多媒体、现场教 学 基 本 内 容方法及手段3.2.4、模具自动加工系统的研制和发展  随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，这也是我国 长远发展的目标。

模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合、配 有随行定位夹具或定位盘、有完整的机具刀具数控库、有完整的数控柔性同 步系统、有质量检测控制系统。

3.3、快速经济制模技术的广泛使用  缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一，与传统模具加工技术相 比，快速经济制模技术具有制模周期短、成本较低的特点，精度和寿命又能 满足生产需要，是综合经济效益比较显著的模具制造技术。

 快速原型制造（RPM）技术是精密机械制造、计算机技术、NC 技术、激光 成型技术和材料科学于一体的新技术，是当前最先进的零件及模具成型方法 之一。

 RPM 技术可以直接或间接用于模具制造，具有技术先进、成本较低、设计制 造周期短、精密适中等特点。

从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方 法所需要时间的 1/3 和成本的 1/4 左右。

 现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生 产的比例将达到 75%以上，一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方 面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。

因此。

开发快速 经济模具越来越受到人们的重视。

例如：研制各种超塑性材料（环氧、聚酯 等）制造（或其中填充金属粉末、玻璃纤维等）的简易模具、中、低熔点合 金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层 模及快速原型制造模具等快速经济模具。

将进一步发展。

将换模架、快速凸 讲授、讨论 模等也将日益发展。

另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、 快速试模技术也会得到发展和提高。

3.4、模具材料及表面处理技术的研究  因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上，在整 个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20%-30%，因此，选用优质 钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要，对于模具钢 来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高刚的纯净度、等向性、致密度和均匀 性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢，如采用粉末冶金工艺制造的粉末 高速钢等。

粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大 和偏析，从而影响材质的问题。

其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性， 因此，它具有韧性高、磨削工艺性能好、耐磨性高、常年使用尺寸稳定等特 点，特别对形状复杂的冲件及高速冲件的模具，其优越  性更加突出，是一种很有发展前途的钢材，模具钢品种规格多种多样、产品 精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要的发展趋势。