模具的发展历程

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1、模具技术的发展历程模具工业是国民经济的基础产业，是“百业之母”，是永不衰亡的行业，模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力。我国模具工业解放后从无到有，在经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，发展速度十分迅速，目前已初具规模。近年来，对模具技术的探索和研究取得了可喜的成绩。我 国模具设计与制造技术的发展经历了手工作坊制造阶段、工业化生产阶段和现代化生产阶段。伴随着计算机技术的快速发展，数字化、信息化模具CAD/CAE/CAM技术和数控加工机床已普遍采用，模具产业正处于高速发展阶段。虽然我国模具技术水平正在逐步提高，但与工业较为先进的国家相比，仍存在较大的差距，纵观我国的模具工

2、业，既有高速发展的良好势头，又存在模具品种少、精度低、结构欠 合理、寿命短等一系列的不足，无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、 效益和新产品的开发能力。 随着我国加入WTO, 我国 模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。模具设计的分类模具总体上可分为两大类：金属材料制件成形模具，如冲压模具、锻造模具、压铸模具、 挤压模具、拉丝模具、粉末冶金模具等；非金属材料制件成形模具， 如塑料注射，橡胶制件、 玻璃制件和陶瓷制件成形模具等。模具的具体分类方法很多， 如按模具结构形式分， 冲压模具可分为简

3、单模、 连续模和复合模；注塑模具可分为单分型面和双分型面注塑模具等；按工艺性质分，冲压模具可分为冲孔模、落料模、拉深模、弯曲模；注塑模具可分为压塑模、传递模、注射模等。除部分板料冲压以外，上述各种模具都属于型腔模，因为它们一般都是依靠三维模具型腔使材料成形的。模具设计内容模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及成型工艺条件的变化而变化的，所以每副模具都必须进行有创造性的设计；因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、零件图设计四个阶段。首先在设计零件时应使其具有良好的工艺性，因为良好的工艺性可以减少材料的消耗、 使工序数目减少、占用设备数量减

4、少、使模具结构简单而寿命提高、 产品质量稳定操作简单 等等。因此，如果发现零件的工艺性较差，则应会同设计人员一起，在保证产品使用要求的 前提下，对零件的形状、 尺寸、精度要求等进行必要的合理的修改。最终提出各种可行的成 型工艺方案，以产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造难以程度和寿命的高低、工 艺成本、操作方便与安全程度等方面，进行综合分析比较，然后确定适合于所给生产条件的 最佳工艺方案。根据确定的工艺方案和零件的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件、操作方便与安全程度要求以及利用现有通用机械化自动化装置的可能等，选定模具类型及结构型式。最后进行必要的设计计算。模具的制造现代经济的

5、飞速发展， 带动了我国模具技术的快速发展。CAD/CAE/CAM模具技术的日趋完善和在模具制造上的应用，使其在现代模具的制造中发挥了越来越重要的作用，CAD/CAE/CAM模具技术已成为现代模具制造的必然发展趋势。并以科学合理的方法给模具制造者提供了一种行之有效的辅助工具。使模具制造者在模具制造之前就能借助计算机对零件、模具结构、加工工艺、成本等进行反复修改和优化，直至获得最佳结果。总之， CAD/CAE/CAM模具技术能显著地缩短模具设计与制造周期，降低模具成本，并提高产品的质量，是现代模具制造中不可缺少的辅助工具，它与“逆向工程”及现代先进加工设备等一起构成现代模具制造业中流行且具有竞争力

6、的必要条件。它不仅缩短了模具的设计和制造周期，而且也提高了产品开发的成功率，并且增加了模具的价值和市场竞争力。可以断言在不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，模具技术既是先进制造技术的重要组成部分，又是先进制造技术的重要应用领域。模具先进制造技术是模具制造业不断吸取信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于模具产品设计、 加工、检验、管理、销售、使用、服务乃至回收的模具制造全过程， 以实现优质、高效、 低耗和灵活的生产， 提高在多变的市场中的适应能力和竞争能力。现代制造业中，无论哪一行业的工程装备， 都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为

7、了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制 造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。模具技术的现状模具属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、高 分子材料、金属物理、凝固理论、粉末冶金、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业。 我国模具工业解放后从无到有， 发展速度较快， 目前已初具规模。 我国模具工业在经历了半 个多世纪的发展， 与国外的差距正在进一步缩小。 纵观我国的模具工业， 既有高速发展的良 好势头，又存在精度低、 结构欠合理、寿命短等一系列不足， 无法满足整个工业迅速发展的

8、 迫切要求。现对现代模具的现状简介如下。(1)精密模具当代模具要求的模具精度要比传统模具高出一个数量级。多工位连续模、 精冲模、 精密塑料模的精度已达到0.0 0 3 mm,甚至更高。多工位的连续模设计和制造技术已日趋成熟，在引进技术及设备情况下， 部分企业的此类模具已达到或接近国外先进水平； 比如照相 机塑料件模具、 多型腔小模数齿轮模具及塑封模具均已形成规模化生产,目前, 模具超精密加工已达到纳米级精度。(2) 大型模具我国已能生产轿车覆盖件模具、 背投40、52英寸大屏幕彩色电视机前壳及后盖注塑模具、6. 5kg大容量洗衣机全套塑料模、轿车仪表板形状复杂的注塑模、自动扶梯整体阶梯压铸模及

9、汽车变速箱体压铸模等大型模具。 另外, 为了提高生产率, 采用了多工位及多 模腔方式,例如,高生产率级进模有50多个工位,塑封模每模一次生产数百件等等。(3) 模具材料及表面处理技术因选材和用材不当, 致使模具过早报废, 大约占模具失效的50左右。 在整个模具价 格构成中，材料所占比例不大， 一般占总成本的2 0一3 0%，所以，选用优质模具钢和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。 对于优质模具钢来说, 要采用电渣重熔 工艺, 努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性有特殊性等。例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

10、偏 析的问题,从而影响材质的质量。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、 磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点, 特别对形状复杂的冲压件 及高速冲压的模具, 其优越性更加突出, 是一种很有发展前途的模具钢。 热处理和表面处理 是能否充分发挥模具钢性能的关键环节。 模具热处理的主要趋势是： 由渗入单一元素向多元 素共渗、复合渗发展；由一般扩散向CAD、PVD离子渗入、离子注入等方向发展；可采 用的镀膜有：TiC、TiN、TICN、TiALN、CfN、W2C等，同时热处理手 段由大气热处理向真空热处理发展。 另外，目前的激光强化、 辉光离子氮化技术及电镀 (刷 镀

11、)防腐强化等技术也日益受到重视。(4)高速加工技术高速加工技术的出现， 为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。 尽可能用高速加工技术 来代替电加工， 是加快模具开发速度、 提高模具制造质量的必然趋势。 与电火花加工相比高 速加工出来的产品质量好， 工件表面的残馀应力小， 工件的热变形小， 零件的加工精度高表 面质量好， 常可省去后续的许多精加工工序， 生产效率高。而且高速切削时切削力小， 可以 加工淬火钢， 实现硬切削和干切削。 采用多轴控制五轴联动机床以及一次安装下完成所有车、 铣、钻工序加工的复合加工机床是当前世界机床技术发展的潮流。 高速车铣复合中心、 铣车 复合中心、车磨复合中心等高端机床产品的推广应用， 必将带动模具加工技术向更高效发展。总结综上所述，市场对于产品的需求不仅局限在使用功能的满足，还要求外表美观、精致、 技术含量高、舒适、 豪华人性化等。 因此适应市场对产品多样化需求， 模具结构将趋于更复 杂、尺寸精度将要求更高、表面精糙度要求低。总之，将进一步提高模具技术含量，进一步 增加模具设计、 制造难度。在产品市场多样化的环境条件下， 产品的市场寿命将缩短， 产品 改型速度将加快。 这不仅将模具年需求量提高， 使供模期要求也越来越短。 企业要保持产品 的市场竞争力，