模具生产技术及模具生产技术的经验性

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模具是进行制造业产品零件（包括冲件、塑件、锻件、橡胶件、玻璃与陶瓷件等）成形加工的专用成型工具、专用工装，也是专用技术产品。

模具将根据制造业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量等技术要求与生产批量，进行专门设计与制造。

因此，研究模具的现代化设计与制造技术，研究模具设计制造过程中的实践经验，以及生产过程的技术管理与过程控制，并使之形成规范，形成专家系统，对提高模具生产技术与管理水平、提高模具企业核心竞争能力，将至为重要。

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现代化模具生产方式与生产过程

上世纪30年代以前，是采用简单工具与设备，形成以手工制造模具的作坊式生产方式。此时期，只能制造简单模具。模具的制造精度与质量完全依赖人工技艺和实际经验。

30年代到70年代後期，是模具工业化生产方式的发展过程。其主要成就与特征有：

广泛采用铣削工艺，精密成形磨削工艺，并实现带精密孔距的圆孔与型孔精密加工的精密坐标磨削工艺技术。

电火花成形加工工艺和NC电火花线切割加工工艺广泛应用，为高硬材料的型件提供了关键加工技术。

实现了模具型件材料的专业化、系列化和标准化。

其间，模具标准化的高度发展，在模具生产中全面采用标准零、部件进行设计与制造，不仅是模具工业化生产方式的重大成就和特征；也是实现现代化模具生产方式的重要技术基础。

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图1　现代模具生产过程框图

随着计算机和机床工业的进步与发展，1980年以来，模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成为广泛应用的生产技术。它们与高度标准化相配合形成了现代化模具生产方式，即实现模具设计与制造的信息化、数字化的模具生产方式。（见图1）

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模具设计与制造

模具设计与制造的内容包括：模具设计过程和模具制造与装配过程。

现代模具设计与制造，则是：在模具生产过程控制与管理的环境下，在模具高度标准化的技术基础上，实行模具信息化、数字化设计与制造过程。即实行模具CAD/CAE/CAM，所谓模具设计与制造一体化过程。其中：

CAD：是指借助软件，对模具型件进行造型与其结构和模具结构系统建立数模的过程。

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模具设计

CAM：指根据型件及其结构数模制订型件型面成形加工代码、设置成形加工工艺条件和型件加工程序。并将这些信息传递给CNC机床，实行数字化加工。

CAE：则指借助软件对模具型件造型、模具结构系统及结构参数进行仿真、模拟试验，即实行虚拟的设计与型件成形加工，以验证经CAD/CAM设计的模具结构系统与型件成形加工代码与加工程序的正确性，合理性。

CAD、CAE软件，是建立在经验数据、经验公式和理论数据与公式相比较的基础上，形成型件造型、模具系统结构与参数，型件成形加工过程与制件（冲件、塑件等）成形工艺过程的仿真、模拟数模或称CAD、CAE软件。

模具加工

模具装配

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模具设计

手工作坊式制模时期和工业化模具制造初期，是不进行模具设计的，完全依赖制模工人的经验与技艺制造模具。随着工业的发展，模具应用日趋广泛，模具性能和质量要求趋高和生产技术不断进步。设计、绘制模具结构系统图（结构总图）和零件图样，明确设计要求和制造技术条件，为模具生产过程中的首务与核心技术，一直沿革至现在。

但是，随着计算机和数控机床工业的进步，加工中心等CNC机床的广泛应用，模具设计方法与方式产生了实质的、突破性的进步，

模具设计包括以下三方面的内容：模具型件造型及其结构设计、模具结构系统设计、模具结构参数计算与设置。模具设计过程与内容（见图2与表1）。

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图2　模具设计过程框图

表1　模具设计的内容与依据

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模具制造

采用计算机辅助制订每副模具的制造工艺过程（CAPP），并对其进行分析（CAPPE），使之优化。同时，对制造工艺过程的质量、工时和费用进行控制（CAPPC），使形成模具CAM/CAPPE/CAPPC数字化制造技术系统。

模具CAM/CAPPE/CAPPC系统，是现代模具制造的主要方式，是模具CAD/CAE/CAM数字化设计与制造技术的组成部份。为此，应当研究、分析现代模具制造技术，即信息化、数字化制造技术的内容：模具制造工艺过程设计；模具型件制造工艺过程及其成形加工工艺；模具标准零、部件和通用辅助机构的配购与制造；模具装配及其装配工艺；模具制造工艺过程控制与管理。（见图3和表2）

图3　现代模具制造工艺过程框图

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表2　模具制造工艺、零件加工、装配与工艺管理

 

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模具生产技术的经验性

上述模具设计与制造过程中应用的技术规范、标准，现代数字化设计与制造中所应用的设计与制造软件，以及工艺技术专家系统，均具有浓厚的、强烈的经验性。而经验将具有时间性和合理的应用范围。

上述模具生产方式的沿革与发展，至今模具仍需由技术人员运用计算机技术和所掌握的模具设计与制造技术基础理论知识、标准与规范，特别是长期积累的设计、制造经验，独自进行专门设计，并只能进行专门装配，实践证明完成设计与制造的模具质量，在很大程度上仍取决于设计与制造技术人员的知识积累和经验积累。

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由此可知，实际生产经验，在模具设计与制造过程中仍起主导作用。即，缺乏实践，则缺乏经验，缺乏实际经验，则不能成大器。有人说：大学学历的人，设计、制造完成100副模具，将成为合格的模具专业技术人员；完成500副模具的技术人员将成为模具技术专家；设计、制造1000副或以上模具的专家，将成为模具技术大师，是有一定道理的。但并不尽然，还必须常常强调以模具技术基础理论为依据。

针对中国拥有的近两万个模具企业，其负责人多采用经验办厂。为此，应当明晰，进行模具设计与制造以积累经验固然重要，但同时也应当具备较深的模具技术理论造诣，即需在掌握基础理论（数字、力学）的基础上进行设计与制造。学习由前人总结成功的模具技术基础理论，至为重要。