8模具制造技术综述

8.模具制造技术综述

在一定的制造装备和制造工艺条件下，直接对模具零件材料（一般为金属材料）进行加工，以改变其形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为符合要求的零件，再将这些零件经相互配合、定位与安装、连接与固定成为模具的过程，称为模具制造。

8.1模具制造过程和特点

8.1.1模具制造过程模具的生产过程和其它工业产品的生产过程一样，都是指由原材料开始经过加工转变为成品的全部过程。

模具的生产过程是指通过一定的加工工艺和工艺管理对模具零件进行加工、装配的过程。

模具生产过程包括以下六个阶段：模具方案策划，模具结构技术设计，生产准备，模具成形件加工，装配调试和验收与试用。

1.模具方案策划分析产品零件结构、尺寸精度、表面质量要求，以及成形工艺。

2.模具结构技术设计进行成形件造型、结构设计；系统结构，包括定位、导向、卸料以及相关参数设定等设计，即总成设计。

3.生产准备成形件材料、模块等坯料加工；标准零、部件配购；根据造型设计，编制NC、CNC 加工代码组成的加工程序；以及刀具、工装等。

4.模具成形件加工根据加工工艺规程，采用NC、CNC 加工程序进行成形加工、孔

系加工；或采用万能工具铣、成形磨削等传统工艺进行加工，

以及相应的热处理工艺。

5.装配与试模按模具设计要求，检查标准零、部件和成形零件的尺寸精度、

位置精度，以及表面粗糙度要求；将合格的模具零件及标准件按装配工艺规程进行装配、试模。

6.验收与试用根据各类模具的验收技术条件、相关标准和合同规定，对模具设计及制造质量作一合理性与正确性的评估，模具是否能达到预期的功能要求。

8.1.2模具工艺工作模具制造工艺规程编制的过程为：

1.模具工艺性分析

在充分理解模具结构、用途、工作原理和技术要求的基础上，分析模具零件材料、形状、尺寸和精度要求等工艺性是否合理，找出加工的技术难点，提出合理加工方案和技术保证措施。

2.确定毛坯形式

根据零件的材料类别、零件的作用和要求等确定哪些零件属于自制件、外购件和外协件，分别填写外购件清单和外协件清单。对于自制件确定毛坯形式，如原型材、锻造件、铸造件和半成品件等，并填写毛坯备料清单。

3.二类工具的设计和工艺编制专用二类工具的设计原则应该符合模具生产的特

点。

4.工艺规程内容的填写

模具工艺规程内容的填写，应该文字简洁、明确、符合企业用语，对于重要 关键

工序的技术要求和保证措施、 检验方法作出必要的说明， 根据需要画出工序 加工简图。

对于一般模具的装配只编制装配要点、 重要技术要求的保证措施以及在装配 过

程中需要机械加工和其他配合加工的要求， 而模具的具体装配程序多由模具装 配钳工自行掌握。只有对于大型复杂模具才编制较详细的装配工艺规程。

8.1.3模具的制造和工艺特点 模具作为一种高寿命的专用工艺装备，其生产制造

工艺具有以下几个特点：

1. 加工精度高，形状复杂 模具的工作部分一般都是二

维或三维的复杂曲

面，不仅零件具有较高的尺寸精度， 还有较高的形状和位置精度要求。 需应用各 种特种加工 （如线切割、电火花、电铸等 ）和数控加工、 CAD/CAM 、快速成形等 现代加工方法。随着模具技术的不断发展， 会有更多的新工艺应用到模具制造中。

2. 模具材料 材料优异，硬度高，不仅加工难度大，而且需合理安排加工工 艺。

模具的

主要零件多采用优质合金钢制造， 特别是高寿命模具， 常采用 Crl2、CrWMn

等材料制造。 这类钢材从毛坯锻造、 加工到热处理均有严格的要求， 因此加工工 艺的编制就更加不容忽视。热处理变形也是加工中需认真对待的问题。

3. 单件、多品种生产 模具不是直接使用的产品，而是为生产产品而制造的 工艺

装备，

每副模具只能生产某一特定形状、 尺寸和精度的制件， 这就决定了模具生产 属

于单件、多品种生产。

4. 生产周期短 当前由于新产品更新换代的加快和市场的竞争， 客观上要求 模

具生产周

期越来越短。模具的生产管理、设计和工艺工作都应该适应客观要求。

5. 模具生产的成套性 当某个制件需要多副模具来加工时， 各副模具之间往 往

互相牵连

和影响。只有最终制件合格， 这一系列模具才算合格， 因此在生产和计划安 排

上必须充分考虑这一特点。

6. 试模和试修 由于模具生产的上述特点和模具设计的经验性， 模具在装配 后

必须通过

试冲或试压， 最后确定是否合格。 同时有些部位需要试修才能最后确定。 因

此在生产进度安排上必须留有一定的试模周期。

7. 模具加工向机械化、 求越来越

高，高精度、高寿

命、 机床精度、加工工艺条件、 平面磨床、 精密数

控电火花线切割机床、 高精度连续轨迹坐标磨床以及三坐标测 量机的使用越来越普遍，使模具加工向高技术密集型发展。

由于我国模具加工的技术手段还普遍偏低， 同时又有上述生产特点， 当前我 国

模具制造上的工艺特点主要表现如下：

1. 模具加工上尽量采用万能通用机床、通用刀量具和仪器，尽可能地减少专 用

二类工具的数量。

2. 在模具设计和制造上较多的采用“修配法” 、“同镗法”等，使得模具零件

精密化和自动化发展 目前产品零件对模具精度的要

高效率的模具越来越多。而加工精度主要取决于加工 测量手段和方法。目前精密成形磨床、 CNC 高精度

的互换性降低，但这是保证加工精度，减小加工难度的有效措施。今后随着加工

技术手段的提高，互换性程度将会提高。

3.在制造工序安排上，工序相对集中，以保证模具加工质量和进度，简化管理和减少工序周转时间。

8.2模具的技术经济指标

8.2.1模具的精度和刚度

1.模具的精度为满足用户对精度、质量和使用性能的要求，在整个模具设计制造过程中必须建立“精度”概念，其理由有以下两个基本内容：

（1）模具是精度成形工具，必须满足制件（冲件、塑料件、压铸件、锻件

等）的尺寸精度、形状精度要求；保证制件大批量成形加工中的互换性；保证其在长期使用（允许寿命范围）内的可靠性要求。因此，模具精度等级通常需高于制件 2 级或以上。

（2）模具精度还受成形件（如凸、凹模）相互配合间隙及其均匀性的影响。这样，构成模具导向副、结构件和支撑件之间的配合精度、相连接零件之间的定位精度、位置精度等则要进一步提高。就是说，保证成形件之间的配合间隙及其均匀性，将涉及构成模具的每个零部件的精度与表面质量。

成形件之间的配合间隙及均匀性，是组成模具装配尺寸链的“封闭环”

。为了保证该封闭环的精度要求，必须提高零、部件的精度和质量。

2. 模具的刚度

对于高速冲压模、大型件冲压成形模、精密塑料模和大型塑料模，不仅要求精度高，还应有良好的刚度。这类模具工资负荷较大，当出现较大的弹性变形时，不仅要影响模具的动态精度，而且关系到模具能否继续正常工作。因此在模具设计中，在满足强度要求的同时，对于模具刚度也应得到保证，同时在制造时也要避免由于加工不当而造成的附加变形。

8.2.2模具的制造成本

模具的制造成本由以下五部分组成：

1.模具设计与制造费。

2.模具用材料与标志件购置费。

3.生产管理费。

4.技术附加费。

5.税金（含增值税和所得税）

模具设计与制造费用和工时费用成正比，而且模具企业的利润、工资、福利和税金均取决于模具设计与制造所创造的价值。因此，提高模具生产效率、缩短设计与制造期限，是控制其费用、降低生产成本、提高模具企业经济效益最关键的措施和途径。

8.2.3模具寿命

模具是比较昂贵的工艺装备，目前模具制造费用运站产品成本的10%〜30％，使其使用寿命长短将直接影响产品的成本高低。因此，除了小批量生产和新产品试制等特殊情况外，一般都要求模具有较长的使用寿命，在大批量生产的情况下，模具的使用寿命更加重要。

模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数量，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。

模具寿命=工作面的一次寿命X修磨次数X易损件的更换次数