CAPP技术在模具制造工艺中的应用(精)（★）

第一篇：CAPP技术在模具制造工艺中的应用(精)

宁夏机械

2010年第3期

CAPP技术在模具制造工艺中的应用 郭新生

（吴忠仪表有限责任公司，宁夏 吴忠 751100）

摘 要 通过介绍仪表模具CAPP技术的开发与应用情况,尤其在实践应用中所取得的经验与体会, 阐述了从项目的提出、明确CAPP模具工艺设计原理到CAPP项目开发及应用的每个过程, 为我国仪表模具制造业开发CAPP技术提供了一些参考和经验。关键词 CAPP 模具制造 工艺设计 数据库 1 引言

模具生产技术准备约占整个模具制造周期的40%，而模具制造工艺设计周期约占生产技术准备的20%。模具制造工艺的技术文件的主要目的之一是为生产指挥管理、调度提供依据，所以模具制造工艺的水平对整个制造周期除具有直接影响外，其间接影响的程度更大。如何将现代化工具——计算机引入模具制造工艺设计是汽车模具制造业面临的新课题。2 模具CAPP原理

CAPP是计算机辅助工艺过程设计的英文缩写，模具CAPP就是指模具计算机辅助工艺设计。模具采用计算机辅助工艺编制有两种方法：一种是计算机对模具CAD的图形特征进行处理，自动生成材料清单和工艺卡片；另一种是基于多年模具生产所积累的大量知识及经验归纳和总结出各类模具比较完善的标准工艺，通过特定的计算机程序，在计算机中将各类模具比较完善的标准工艺形成标准工艺知识库，通过对各类模具标准工艺的变异、检索、编辑，形成一种适合自身生产的工艺卡及工艺流程图。3 模具CAPP项目开发分析

经过反复研究思考，结合国内外成功经验，我们认为上述的第二种方法比较适合企业的现状，见效快、易实现。方案确定后,主要做了如下几个方面的工作。3.1 首先根据冲模的规律,将其按落料模、拉深模、修边冲孔模、翻边冲孔模、斜楔吊冲模分成5大类，然后又根据模具的结构特点将5大类分成15小类。它们分别是：落料模、单动拉深模、双动拉深模、三动拉深模、修边冲孔模A型、修边冲孔模B型、翻边冲孔模A型、翻边冲孔模B型、翻边冲孔整形模、上下翻边整形模、整形模、切开整形模、侧修边冲孔模、吊修边冲孔模、侧整形模（开花结构）。3.2 模具类型确定后，根据模具类型规定了模具加工 工序名铣刨数铣程控机钳

部位标准名称及模具加工部位标准名称简图，请具有模具设计经验的专家审定，由冲压工艺人员、模具CAD人员、模具制造工艺人员三方共同进行商讨、优化，确定出既合乎工艺编制要求又满足模具CAD要求的模具加工部位标准名称（见表1）。

表1 标准工序名称的具体内容 含 义使 用 范 围 模座；托芯；接座

工必须进行的其他工序总称

操作者根据图纸把数据输入机床可以完成 模座；托芯；接座 的工序总称

需要程序才能完成的工序总称模座；托芯；接座

为后序程控加工必须进行的钳工工序总称模座；托芯；接座模具部件所有程控加工完成后的钳工工序

钳工模座；托芯；接座

总称热模具部件所有热处理工序总称所有部件 斜楔；滑块；滑块座；吊冲凸模；吊 铣模具小零部件的铣工工序总称 冲凹模；吊冲托；各种镶块

刨模具小零部件的刨工工序总称同上钳模具小零部件的钳工工序总称同上单程模具小零部件的程控加工工序总称同上单数模具小零部件的数控加工工序总称同上卧镗在机械车间卧膛铣床上的加工工序总称同上五面铣在五面铣床上的加工工序总称同上

3.3 上述2项基础工作的完成，使我们具备了开发各类模具标准工艺知识库的条件，也为开发实现CAPP计算机程序奠定了基础。针对各类模具，请有经验的工艺编制人员设计出标准工艺文件，对其编制的标准工艺文件，请模具工艺专家审定，并由模具工艺人员、专家、计算机开发人员组成攻关小组，共同研究商讨，完善优化，形成了既能满足生产需要又合乎机械加工设备需求且便于计算机处理的各类模具标准加工工艺知识库。模具标准加工工艺知识库内容在此不逐一介绍，仅对单动拉深模标准加工工艺知识库内容作介绍。具体内容（见表2）。作者简介：郭新生（1972~），男，工程师，主要从事智能仪表及相关技术方面的研究与技术管理。

第32卷第3期 试验研究

表2 单动拉深模标准加工工艺知识库凸模加工工艺内容 序号序名加工内容

1铣 刨四角基准平台，留加工量

铣 刨底面粗精刨成活2卧 镗压板面成活3

粗数铣四角平台见光

粗数铣反个，找正模中线,检查毛坯

粗数铣数控机床定位槽成活粗数铣冲床定位槽成活粗数铣冲床定位孔成活粗数铣外导板安装面留量粗数铣内导板安装面留量粗数铣反个，找正模中线粗数铣垫块安装面成活粗数铣限位螺钉凸台面成活

粗数铣压板面成活粗数铣导板安装面留量粗数铣侧基准面成活粗数铣联接板安装面成活粗数铣防护板安装面 粗数铣

制模中线工艺基准销孔(3个)4 粗程控凸模外轮廓粗程控程序十字检测粗程控清根Φ50粗程控粗仿型面粗程控 清根Φ305 精程控

装卡，确定中心

注：知识库中工时根据具体加工工艺确定。

工艺人员在计算机中,通过对标准工艺知识库的检索、编辑,最后输出所需要的材料清单、带工时的加工工艺卡。4 CAPP计算机应用程序的开发设计

编程人员根据用户(工艺人员)提出的要求。使用Visual Foxpro 5.0作为开发工具主要完成了三个模块的开发了，即(1)知识库维护：完成对知识库系统的建立、修改、编辑过程；(2)工艺录入：完成工艺录入过程及工艺文件的生成；(3)报表输出：打印工艺文件。系统程序流程图如图1所示。

开始零件信息输入人工检索知识库提取工艺规程样例工艺编辑 工艺修订 工序优化 工步编辑 N 满意？ 工艺知识库

Y 工艺设计过程管理审核标准化批准 会签

Y工艺文件输出 入库？结束 N 图1

系统程序流程图

— 12 — CAPP系统应用实例

图2是以注塑模为例的产品结构树，在图中左面为产品的结构树，在这里可以选择某一套模具中的不同组件，之后在图的右面出现该模具组件的序号、代号、数量等信息。图3是冷件冲压拉深模具CAPP系统的界面，该图从左向右依次为产品结构树、编辑环境、模具组件信息图等。图2 注塑模CAPP系统产品结构图 图3 冷冲压拉深模CAPP系统界面 结束语

几年来,通过不断的使用与完善,彻底结束了加工工艺完全靠人工完成速度慢、效率低的局面,从而使工艺人员从繁琐的工作中解脱出来,去考虑和解决实际制造过程中可能发生的问题。此方法虽然在CAPP上取得了较好的经济效益,但仍存在一些不足,仍需不断完善使之进一步规范化、科学化、合理化。参考文献：

[1] 桓永兴,张振明,孔宪光.CAPP系统面向对象工艺信息建模体系 研究[J].现代制造工程，2001.7:7-9.[2] 肖伟跃.CAPP系统中工序工步排序研究的现状与发展[J].计算机 辅助设计与制造，1999.3:49-51.[3] 沈建新,廖文和,周儒荣.模具CAPP系统开发的关键技术研究[J].模具工业，2003.5:7-11.[4] 薛锦春.基于特征的楔横轧模具CAD/CAPP信息模型[J].江西有 色金属，2007.4:37-39.[5] 陈宗舜.机械制造业工艺设计与CAPP技术[M].北京:清华大学出 版社，2004.（收稿日期：2010-05-19）

第二篇：先进制造技术在模具制造业中的应用

先进制造技术在模具制造业中的应用

随着全球经济一体化发展，模具企业间的竞争日益激烈，为了能在激烈的市场竞争中立稳脚跟谋求发展，企业必须以最新的产品、最短的开发时间、最优的质量、最低的成本、最佳的服务、最好的环保效果和最快的市场响应速度来赢得市场和用户。为实现这一目标，模具制造业必须改变传统观念，不断对各单项技术进行集成融合，并与现代信息技术、现代管理技术相结合，从而推动先进制造技术的发展。

从20世纪80年代以来，一些工业发达国家提出了许多不同的先进制造技术新模式、新技术、新思想、新方法，这其中包括计算机辅助设计、制造、工程(CAD／CAM／CAE)，逆向工程技术，并行工程，快速成形技术，虚拟制造技术，敏捷制造、精良生产、制造资源计划等新技术。这些新技术的使用，对提高制造业企业的竞争力起到了巨大的作用。本文将对高速加工技术、逆向工程技术、快速成形技术和虚拟制造技术等进行简单的介绍。

1、模具设计，加工中的几种先进制造技术 1．1 高速加工技术(HSM)1．1．1 何谓高速加工

高速加工概念起源于德国切削物理学家Carl Salomon，他认为在常规切削范围内切削温度随着切削速度的增大而升高，当切削速度达到临界切削速度后，切削速度再增大，切削温度反而下降，从而大大地减少加工时间，成倍地提高机床的生产率。这一理论的发现为人们提供了一种在低温低能耗条件下实现高效率切削金属的方法。目前通常把切削速度比常规切削速度高5-l0倍以上的切削称为高速加工。

1．1．2 高速加工的特点及在模具工业中的应用

a、加工效率高，由于切削速度高，进给速度一般也提高5-l0倍，这样，单位时间材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高。

b、切削力小，高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，减少了切屑与刀具前面的摩擦，从而使切削力大大降低。

c、热变形小，高速加工过程中，由于极高的进给速度，95％的切削热被切屑带走，工件基本保持冷态，这样零件不会由于温升而导致变形。

d、加工精度高，高速加工机床激振频率很高，已远远超出“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围，这使得零件几乎处于“无振动”状态加工，同时在高速加工速度下，积 1 屑瘤、表面残余应力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面几乎可与磨削相比。

e、简化工艺流程，由于高速铣削的表面质量可达磨削加工的效果，因此有些场合高速加工可作为零件的精加工工序，从而简化了工艺流程，缩短了零件加工时间。综上所述，高速加工是以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的加工技术。其工件热变形小，加工精度高，表面质量好；非常适合模具加工中的薄壁、刚性较差、容易产生热变形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特别是硬度在HRC46～60范围内的材料。

1．2 逆向工程技术(RE)1．2．1 何谓逆向工程技术

按照传统的产品开发流程，开发过程是市场调研—概念设计—总体设计—详细设计—制定工艺流程—设计工装夹具—加工、检验、装配及性能测试—完成产品。即从“设计思路—产品”的产品设计过程，这被称为正向工程或顺向工程(FE)。然而，当我们掌握是的物理模型或实物样件时，我们必须寻求某种方法将这些实物(样件)转化为CAD模型，使之能应用CAD／CAM／CAE等先进技术完成有关任务。这种产品开发方式的设计流程是从实物到设计，我们将这种由“产品—设计思路”的产品开发过程称为逆向工程或反求工程(RE)。

1．2．2 逆向技术在模具工业中的应用

模具工业中的逆向工程应用大致可分为以下几种情况：

a、在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或CAD模型。

b、某些难以直接用计算机进行三维几何设计的物体(如复杂的艺术造型、人体、动植物外形)，目前常用黏土、木材或泡沫塑料进行初始外形设计，再通过逆向工程将实物模型转化为三维CAD模型。

c、人们经常需要对已有的产品进行局部修改。原始设计没有三维CAD模型的情况下，应用逆向工程技术建立C A D 模型，再对CAD模型进行修改，这将大大缩短产品改型周期，提高生产效率。

d、利用逆向工程技术可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的模具产品设计立于更高的起点，同时加速某些产品的国产化速度，在这方面逆向工程技术均起到不可替代的作用。

1．3 快速成形技术(RP)1．3．1 何谓快速成形技术

快速成形技术，是20世纪80年代末90年代初发展起来的一种先进制造技术，它结合 了数控技术、CAD技术、激光技术、材料科学技术、自动控制技术等多门学科的先进成果，利用光能、热能等能量形式，对材料进行烧结、固化、粘结或熔融，最终成形出零件的二维实物模型。

1．3．2 快速成形技术在模具工业中的应用

a、产品开发对于新产品，通过快速成形技术，方便快速地试制出产品的实物模型，根据实物模型可以及时地发现产品设计中所存在的不足或错误之处，从而既缩短了新产品开发的研制周期，又避免了设计错误可能带来的损失。

b、产品性能测试快速成形制造在一般场合可以代替实际零件，对产品的有关性能进行综合测评或工程测试，优化产品设计，这样可以大大提高产品投产的一次成功率。

c、样件展示由于应用快速成形技术很容易制造出新产品的样件，因此，快速成形技术已成为开发商与客户之间进行交流沟通的重要手段。

d、快速制模将快速成形技术与真空注型、熔模铸造、金属电镀等技术相结合，快速制造出模具，用于零件的数件或小批量生产。

1．4 虚拟制造技术(VM)1．4．1 何谓虚拟制造

虚拟制造是新产品及其制造系统开发的一种哲理和方法论，它强调在实际投入原材料与产品实现过程之前，完成产品设计与制造过程的相关分析，以保证制造实施的可行性。虚拟制造技术是基于产品模型、计算机仿真技术、可视化技术及虚拟现实技术，在计算机内完成产品的制造、装配等制造活动的制造技术。

1．4．2 虚拟制造技术在模具工业中的应用

a、在模具设计阶段，应用虚拟设计技术，在计算机中完成整体及零部件的概念设计、造型设计、总体布局设计和结构设计等，同时对其刚度、强度、固有频率、动态响应及疲劳使用寿命等性能进行模拟分析，以便在设计阶段就发现问题并有针对性地解决有关问题。

b、使用虚拟装配技术，能避免传统装配方式常存在的装配干涉或装配不到位现象，可以方便地修改并首先生成零部件模型，从而大大降低了模具零件的返工率。

c、虚拟实验技术可对整个模具在真实实验环境、实验条件、实验负荷下进行模拟实验，通过机构运动虚拟软件仿真其运动轨迹，预测产品的安全性、可靠性、经济性。

2、其他先进制造技术 2．1． 敏捷制造技术(AM)敏捷制造的基本思想是通过将高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内部及企业之 间的灵活管理以及柔性的先进生产技术进行全面集成，使企业能够对快速变化、难以预测的市场要求做出快速反应，并由此获得长期的经济效益。

2．2 并行工程(CE)并行工程是一个集成的、并行的方式设计产品及其相关过程的系统方法，它要求开发人员在设计开始就需考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品质量、成本、进度计划、用户要求等。为达到并行的目的，需要建立高度集成的模型，应用仿真技术，实现异地人员的协同工作。

2．3 精良生产(LP)精良生产的目的是简化生产过程、减少信息量、消除过分臃肿的生产组织，使产品及其生产过程尽可能简化和标准化。精良生产的核心是准时生产和成组技术。

3、结束语

随着信息时代的到来，模具制造业全球化是发展的必然趋势；其竞争不断加剧，使当前模具制造业面临极大的挑战，这一挑战主要来源于市场和技术两大方面。每个技术单元同时面向市场和合作伙伴，必须灵活地进行重组和集成，达到优势互补。高速切削、逆向工程、快速成形技术与CAD／CAE／CAM／RP虚拟环境的集成可使设计概念转换为产品的时间缩短几倍乃至几十倍，构成一个快速产品开发及其模具制造的综合系统，可以实现从产品的设计、分析、加工到管理的灵活经济的组织方式，从而推动模具制造技术的发展。

第三篇：不锈钢在模具制造中的应用

不锈钢在模具制造中的应用

发布时间： 2010-6-5 11:11:38 中国废旧物资网

一、引言

不锈钢市一种特殊材料，其特点是不锈钢、耐热、耐蚀，广泛应用于工业及民用的众多领域。当前我国不锈钢生产正在飞速发展，生产的品种已经从建国初期的几种，到目前已经纳入国家标准的143种（GB/T20878-2007），不锈钢产量也从1988年的21.7万吨发展到2008年的900多万吨。

过去，不锈钢在化工、航天、航空、原子能以及民用工业应用较多，在模具制造中应用较少，但是由于模具工业的发展，模具工作的环境对模具材料的性能要求越来越高，在生产具有化学腐蚀的塑料为原料的塑料制品时，模具必须具有防腐蚀性能；在强磁场中工作的模具不应产生感应；一些耐高温、耐蚀、抗氧化性的热处理模具以及一些精密耐蚀模具需要通过时效来提高模具硬度，以上几类模具都要求模具具有特殊性能。而各类不锈钢正是具有以上性能并能满足以上需要，从而解决了生产中的难题。

根据模具的工作条件，选择了几种不同类型的不锈钢，并简要的介绍了其热处理工艺。

二、马氏体不锈钢的应用

在具有化学腐蚀性环境中工作的模具，必须具有耐腐蚀性，而且还要求具有一定的硬度、强度和耐磨性能等。这类要求高硬度的模具一般选用马氏体不锈钢制造，常用的马氏体不锈钢有：2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr17Mo、9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2等。下面根据硬度的要求介绍了几种不锈钢：

（1）中碳高铬耐蚀马氏体不锈钢应用

这类钢要求硬度在50—55HRC左右。典型的不锈钢为4Cr13，该钢为中碳马氏体不锈钢，热处理后有较高的硬度和耐磨性，且抗大气和水蒸汽腐蚀，可用于制造要求具有一定耐蚀性能的塑料模具。该钢的淬火温度一般选择1050℃，该钢淬透性好，对于小型塑料模具，淬火时可用空气冷却，以减少模具的热处理变形；而对于尺寸较大的模具可采用油淬，淬火后的模具一般采用200-300℃回火，回火后硬度为50—53HRC。适宜制造承包商负荷、高耐磨及腐蚀介质作用下的塑料制品的模具。

（2）高碳高铬性不锈钢应用

对于要求较高硬度、较高耐磨性的耐蚀塑料模具可选择高碳高铬型不锈钢，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。以Cr14MoV为例，其含碳量为1.0%—1.15%，该钢具有较好的淬透性，淬火温度一般选择为1100—1120℃油冷，硬度大于或等于58 HRC，回火温度为500℃，保温2h，回火4次，其硬度大于或等于60 HRC。该钢具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性，高温硬度也较高，适宜制造在腐蚀介质作用下承受高负荷、高耐磨的塑料模具。

（3）低碳铬镍型耐蚀不锈钢的应用

1Cr17Ni2钢属于马氏体型不锈钢耐酸钢，对于氧酸类（一定温度、浓度的硝酸，大部分的有机酸）以及盐类的水溶液有良好的耐蚀性；该钢有较高的强度和适宜的硬度，乃是性能比4Cr13钢好，因此要求耐蚀性能高的塑料模具，仍然有一部分采用该型号的不锈钢制造。

1Cr17Ni2钢淬火温度范围为950—1050℃油冷。淬火后低温回火或高温回火性能均有较好的耐腐蚀，淬火后经200—300℃回火，钢的硬度为38—40HRC，如通过冷处理，可使奥氏体继续转化为马氏体，硬度可提高到42—48HRC，钢的强度、硬度较高，耐磨性好，而且有较高的耐腐蚀性能。回火温度在600—700℃，钢的基本组织为回火索氏体，具有较好的强度和韧度配合，而且也有较高的耐蚀性能。该类钢还可以通过渗氮处理，提高耐磨性、抗咬合能力和模具的使用寿命。

1Cr17Ni2钢主要用于耐腐蚀、高精度的塑料模具。

三、沉淀硬化型不锈钢的应用

马氏体不锈钢模具在热处理过程中会产生变形，这是模具热处理三大难题之一（变形、开裂、淬硬），如何既保持模具的加工精度，又使模具具有较高硬度。对于复杂、精密、长寿命面临的一个重要课题，国内研制和发展了一系列的沉淀硬化不锈钢解决了这道难题，常用的此类不锈钢有：0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。

例如0Cr17Ni4Cu4Nb是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，因含碳量低，耐腐蚀性优于马氏体不锈钢，而接近于奥氏体不锈钢。该钢热处理工艺简单，固溶温度为1040℃，水冷，热处理后可获得单一板条状马氏体，硬度为32—34HRC，具有良好的切削加工性能，便于模具的硬度可达到40HRC，由于温度较低，模具变形较小，硬度和强度皆有提高，同时获得综合的力学性能。为了提高模具的表面硬度和耐磨性，该类钢制模具可采用离子氮化表面处理，表面硬度可达900HV以上，大大延长了模具的使用寿命。

沉淀硬化型不锈钢主要用于制造耐腐蚀、高精度的塑料模具。

四、奥氏体不锈钢在热作模具上的应用

今年来为了满足耐高温、耐蚀、抗氧化要求而引入的奥氏体不锈钢作为热作模具材料已经逐步获得了广泛的应用。这类钢一般都含有Ni、Mn等奥氏体形成元素，同时加入一定量的C、Cr等元素，从而使得奥氏体变形更加稳定，且始终保持奥氏体组织，其中0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo钢属于铬镍系奥氏体不锈钢，其优点是组织比较稳定，在加热和冷却过程中均不发生相变，具有很高的高温强度和耐热性。缺点是线胀系数大，导热性差，降低了钢的热疲劳性能，不适宜作为强烈水冷的模具材料。

4Cr14Ni14W2Mo钢在650℃以下有良好的机械性能；在600—800℃时，易因强烈的时效而强化；在800℃以下耐热不起皮；在900℃以下耐气体腐蚀能力高。该钢热处理工艺为：固溶温度1000—1100℃水冷，组织为奥氏体；时效处理温度为750℃，空冷，组织为奥氏体。

4Cr14Ni14W2Mo钢抗氧化性好，可以蠕变成形模、强腐蚀性的玻璃成形模以及压铸用型芯等热作模具。

五、奥氏体不锈钢在无磁模具中的应用

为了适应磁性制品的生产，人们用无磁模具钢制造无磁冷作模具和塑料模具，这种模具在强磁场中不会被磁化，保证了磁性制品在生产过程中即使被磁化，但仍然容易脱模，从而有效的保证了生产的正常进行。

无磁模具钢包括奥氏体不锈钢和高猛系钢。1Cr18Ni9Ti钢属于奥氏体型不锈钢，它具有较高的抗晶间腐蚀性能，在各种状态下都能保持稳定的奥氏体组织，在强磁场中不产生磁感应。该钢的冷拉坯料退火温度为970℃，水冷；固溶处理温度为1030—1160℃水冷，组织为奥氏体；时效温度为800℃保温10h或时效温度700℃保温20h，组织为奥氏体+磁化物，时效后强度和其他力学性能均有所提高，但硬度仍然较低（＜200HBW）。为保证其耐磨性，一般还需要进行氮化处理。

1Cr18Ni9Ti钢经固溶后呈单相奥氏体组织，因此在强磁中不产生感应，适宜制造无磁模具和要耐蚀性能的塑料模具。

六、结束语

不锈钢种类较多，有奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体（双相）型不锈钢铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢，其共同特点是不锈、耐蚀。各类模具的服役条件差异较大，因此各类不锈钢的选择和应用应根据模具的生产条件和工作环境的需要，结合不锈钢材料的基本性能和相关因素，选择符合模具的需要、经济上合理、技术上先进的不锈钢材料，从而提高产品的质量和模具的使用水平。随着科学技术的发展，不锈钢材料在模具中的应用也将会达到一个新的水平。

第四篇：模具制造工艺前言

第一章绪论

本章教学主要内容：模具技术的发展及发展趋势；模具制造的要求；过程和方法；

教学重点：模具制造的基本要求和特点；模具制造的工艺过程；模具零件的主要加工方法； 教学难点：学会分析模具制造的工艺过程。1.1 模具制造技术的现状与发展 1.1.1 我国模具制造技术的现状

在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一。随着科学技术的发展，工业品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对模具的质量的要求越来越高。模具设计与制造水平的高低，直接影响着国民经济的发展，世界上工业发达的国家，模具工业发展迅速，模具总产值超过机床工业的总产值，发展速度超过了机床、汽车、电子等工业，是国民经济的基础工业之一。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。

目前，我国的模具行业生产厂家数千个，职工有50万人，每年能生产百万套模具。模具制造技术从过去只能制造简单模具已发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。但总体还存在着制造的模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长的弊端，精密、复杂、大型模具很多因为国内制造困难，也不得不从国外进口。为了尽快发展我国的模具工业，国家已经采取了许多具体措施，如给专业模具厂投入技术改造资金，将模具列为国家规划重点科技攻关项目，派有关工程技术人员出国考察，引进国外模具先进技术，制定有关的模具标准等。近几年我国的模具工业发展较快，模具制造水平也在逐步提高。在冲压模具方面，我国设计和制造的电动机定/转硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子、电器行业用的50余工位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。凹模镶件的重复定位精度<0.005mm，步距精度<0.005mm，模具成形表面粗糙度达到0.4-0.1mm。

在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模具，模具重达几十吨，模具尺寸精度可达到10mm，型腔表面粗糙度Ra=0.1mm，型芯表面粗糙度Ra=3.2 mm，模具寿命达到30万次以上，达到国际同类模具产品的技术水平。1.1.2 模具制造技术随着制造业技术的发展而发展的状况

1.模具制造技术随着制造设备水平的提高而提高。随着先进、精密和高自动化程度的模具加工设备的应用，如数控仿形铣床、数控加工中心、精密坐标磨床、连续轨迹数控坐标磨床、高精度低损耗数控电火花成形加工机床、慢走丝精密电火花线切割机床、精密电解加工机床、三坐标测量仪、挤压研磨机等模具加工和检测设备的应用，拓展了可进行机械加工模具的范围，提高了加工精度，降低了制件表面粗糙度，大大提高了加工效率，推进了模具设计制造一体化的发展。

2.模具制造技术随着模具新材料的应用而提高。模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要因素。

3.模具制造技术随着标准化程度的提高而提高。模具的标准化是代表模具工业与模具技术发展的重要标志。到目前为止，已经制定了冲压模具、塑料模具、压铸模具和2模具基础技术等50多项国家标准，近300多个标准号，基本满足了国内模具生产技术发展的需要。商品化程度是以标准化为前提的，随着标准的颁布实施，模具的商品化程度也大大提高。商品化推动了专业化生产，降低了制造成本，缩短了制造周期，提高了标准件的内外部质量，也促进了新型材料的应用。

4.模具制造技术随着模具现代化设计与制造技术的发展而提高。随着计算机技术的发展应用，计算机辅助模具设计与制造（CAD/CAM）趋于成熟，模具设计与制造一体化技术已经实现。计算机辅助设计制造不仅提高了设计速度，还可以实现成形的模拟，优化设计参数；可以依据设计模型进行自动加工程序的编制，还可以实现加工结束后自动检测。1.1.3 模具制造技术的发展趋势

随着我国社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。因此模具质量的提高和生产周期的缩短显得尤为重要，促进模具制造技术的发展出现以下趋势。

1.模具粗加工技术向高速加工发展。以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。高速铣削可以大大改善模具表面的质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。超高速加工中心的切削进给速度可达76m/min，主轴转速可达45000r/min。另外，毛坯下料设备出现了高速锯床、阳极切割和激光切割等高速、高效率加工设备，出现了高速磨削设备和强力磨削设备。

2.成型表面的加工向精密、自动化方向发展。成型表面的加工向计算机控制和高精度加工方向发展。数控加工中心、数控电火花成形加工设备、计算机控制连续轨迹坐标磨床和配有CNC修整装配与精密测量装置的成型磨削加工设备等的推广使用，是提高模具制 造技术水平的关键。

3.光整加工技术向自动化方向发展。当前模具成形表面的研磨、抛光等加工仍然以手工作业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大、表面质量低。工业发达国家正在研制由计算机控制、带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的质量和效益。

4.逆向制造工程制模技术的发展。以三坐标测量机和快速成型制造技术为代表的逆向制造技术，是一种以复制为原理的制造具有重大的影响。这种技术特别适用于多品种、少批量、形状复杂的模具制造，对缩短模具制造周期，进而提高产品的市场竞争能力有重要意义。5．模具CAD/CAM技术将有更快的发展。模具CAD/CAM技术在模具设计与制造的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高CAD/CAM技术的应用是模具制造业发展的必然趋势。

1.2 模具制造工艺的任务

所谓模具制造工艺，就是把设计转化为产品的过程。模具制造工艺学，是把模具设计转化为模具产品的过程。模具制造工艺的任务就是研究探讨制造的可行性和如何制造的问题，进而研究怎样以低成本、短周期制造高质量模具的任务。成本、周期和质量是模具制造的主要技术经济指标。寻求这3个指标的最佳值，单从模具制造的角度考虑是不够的，应综合考虑设计、制造和使用这3个环节，三者要协调。“设计”除考虑满足使用功能外，还要充分考虑制造的可行性；“制造”要满足设计要求，同时也制约“设计”，并指导用户使用；“用户”也要了解设计与工艺，使得冲压和塑压等制品的设计在满足使用功能等前提下便于制造，为达到较好的技术经济指标奠定基础。

从制造角度考虑，影响制造的主要因素有：

1.表面“外表面加工”较“内表面加工”容易，规则表面比异型表面加工容易，型孔较型腔加工容易。

2.精度精度提高则制造难度可能成几何级数增加。3.表面粗糙度占用制造时间较多（一般多达1/3）。

4.型孔和型腔型孔和型腔的数量增加模具的复杂性和制造难度。5.热加工影响各道工序的制造效率。

1.3 模具制造的特点及基本要求 1.3.1 模具制造的特点

1.单件、多品种生产模具是高寿命专用工艺装备，每套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。

2.生产周期短由于新产品更新换代的加快和市场竞争的日趋激烈，要求模具的生产周期越来越短。模具的生产管理、设计和工艺工作都应该适应这一要求，要提高模具的标准化水平，以缩短制造周期，提高质量，降低成本。

3.要求成套性生产当某个制件需要多副模具加工时，前一模具所制造的是后一模具的毛坯，模具之间相互牵连制约，只有最终制件合格，这一系列模具才算合格。因此，在模具的生产和计划安排上必须充分考虑这一特点。4.模具要求高精度和低表面粗糙度。5.要求模具寿命高，以降低制造成本。

6.模具制造具有经验性的特点，模具制造装配、调试是非常重要的，也是影响制造周期的重要因素。

1.3.2 模具制造的基本要求（1）保证模具质量（2）保证制造周期（3）良好的劳动条件（4）模具成本低廉（5）工艺水平先进

1.4 本课程的性质、任务和学习方法

本课程是高职高专模具设计与制造专业的核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握三个方面的关键技能，一、能操作所有普通机械加工设备和现代模具加工设备，二、能编制合理工艺方案，运用好各种加工设备加工出高质量的模具零部件，三、装配出高质量的成套模具。

由于现代工业生产的发展和材料成形新技术的应用，对模具制造技术的要求越来越高。模具的制造方法已经不再只是过去传统意义上的一般机械加工，是立足于一般的机械加工，又把现代加工技术与管理与一般机械加工方法有机结合。因此，通过本课程的学习，要求学生掌握机械加工工艺理论基础，切削刀具，模具加工工艺规程，模具加工、装配，生产管理等，同时，要求同学了解模具现代制造技术，以提高学生分析较复杂的模具结构的工艺性和可加工性的能力。

本课程体系中配合有大量的实践教学内容，实践动手能力要求高，涉及的知识面较广。因此，学生除了重视课堂教学外，特别注意实践环节，尽可能使实践教学连贯、系统，以提高本课程的学习效果。

第五篇：模具制造工艺教材

主

编副主编参

编主

审

模 具 制 造 工 艺

袁小江

舒 冰

单 云

王晓红 殷戌麟 蔡 昀 吉卫喜

机械工业出版社

本书全面、系统地阐述了模具制造工艺的基本原理、特点和制造工艺。主要内容包括模具制造工艺基础、模具零件普通机械加工、模具零件特种加工、模具零件数控加工、模具装配工艺与调试等。本书在保证各种加工工艺方法的完整性和系统性的同时，突出体现了模具零件的工艺过程卡的应用和编制，以实用性和针对性为原则，注重知识与能力和技能之间的关系。每个项目都以具体的工作任务为载体，将知识贯穿于项目的实施过程中，同时增加了拓展项目，扩大了知识的应用面，具有较强的实用性。

本书是高等职业技术教育模具专业教材，也可作为模具设计、制造等技术人员的参考书。

前 言

目前模具的制造装备水平发展迅速，模具制造工艺也发生了较大的变革，新技术、新装备被大量的使用。为了更好地满足职业技术教育教学改革与发展的需要，克服原有教材内容和形式比较陈旧，实用性不强等特点，我们借鉴了国内外职业教育研究的成果，整理、总结了教学资料，创新了教学方法、手段和培养模式，编写了本教材，本教材出版前已经经过了多轮的实际使用与修正。

模具制造工艺的知识是从事模具设计与制造工作的技术人员必备的知识，为适应高等职业教育人才的培养，本书在保证科学性、理论性和系统性的同时，重点突出了实用性、针对性和综合性，侧重于基础理论的应用和实践动手能力、实际应用能力的培养。通过企业真实项目的一体化教学实施，培养学生学习的兴趣，再将兴趣提升为技能。

本书共分5个大项目。第一个项目主要介绍模具制造工艺基础知识，包括模具制造的特点与要求，模具加工工艺过程概述，工序尺寸与加工余量，模具制造精度与零件工艺分析等内容；第二个到第四个项目分别介绍了模具零件普通机械加工，模具零件特种加工，模具零件数控加工等内容，以企业真实、典型的模具零件为载体，由简单到复杂、由浅入深的讲解了现代模具制造的主要工艺过程；第五个项目主要讲解模具的装配工艺及调试，以企业真实的项目、技术图纸等资料为教学资源，讲解了典型冲裁模具、多工位级进模具、注塑模具的装配工艺过程，并介绍了冲压模具、注塑模具两大模具的试模与调试过程等。

本教材项目

一、项目二任务

二、项目三任务

二、项目

四、项目五任务一由无锡科技职业学院袁小江老师编写；项目二任务一由无锡技师学院殷戌麟老师编写；项目三任务一由无锡职业技术学院单云老师编写；项目三任务三由无锡商业职业技术学院王晓红老师编写；项目三任务四由无锡技师学院蔡昀老师编写；项目五任务二由无锡科技职业学院舒冰老师编写；全书由袁小江老师担任主编。本教材由江南大学吉卫喜教授主审。

教材的编写过程中得到了无锡模具工业协会潘尧枬秘书长、无锡商业职业技术学院李正峰教授、模具企业的马旭峰、吴辉、沈荣椿等人士的大力支持和帮助，同时也得到无锡科技职业学院各级领导的关怀和支持，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。

目录

前言

绪论 …………………………………………………………………………………1 项目一 模具制造工艺基础 ……………………………………………9

任务目标 ………………………………………………………………………9 理论知识 ………………………………………………………………………9

一、模具制造的特点与要求…………………………………………………9

二、模具加工工艺规程概述…………………………………………………17

三、模具制造精度与零件工艺分析…………………………………………40

四、工序尺寸与加工余量的确定……………………………………………44

五、设备及工艺装备的选择…………………………………………………53 拓展练习…………………………………………………………………………55 项目二 模具零件普通机械加工……………………………………56 任务一 模具导向零件加工与工艺卡编制……………………………56 任务目标……………………………………………………………………57 理论知识……………………………………………………………………57

一、车削加工………………………………………………………………57

二、磨削加工………………………………………………………………62

三、光整加工………………………………………………………………72 任务实施……………………………………………………………………80

一、导向件工艺分析………………………………………………………80

二、导向件工艺过程卡……………………………………………………81 拓展任务 冲头零件加工与工艺卡编制……………………………………84 拓展练习………………………………………………………………………86 任务二 模(座)板零件加工与工艺卡编制…………………………88 任务目标…………………………………………………………………89 理论知识…………………………………………………………………89

一、铣削加工……………………………………………………………89

二、刨削加工……………………………………………………………93

三、钻、扩、铰、镗削加工……………………………………………95 任务实施…………………………………………………………………111

一、模板零件工艺分析…………………………………………………111

二、模板零件工艺过程卡………………………………………………113 拓展任务 垫板零件加工与工艺卡编制…………………………………115 拓展练习……………………………………………………………………116 项目三 模具零件特种加工……………………………………119 任务一 转轴型腔滑块零件加工与工艺卡编制…………………119 任务目标………………………………………………………………120

理论知识……………………………………………………………………120

一、电火花成形加工…………………………………………………122

二、电火花穿孔加工…………………………………………………152 任务实施……………………………………………………………………154

一、转轴型腔滑块零件工艺分析……………………………………154

二、转轴型腔滑块零件工艺过程卡…………………………………155 拓展任务 型芯镶块零件加工与工艺卡编制……………………………156 拓展练习……………………………………………………………………158 任务二 侧板凸凹模零件加工与工艺卡编制……………………160 任务目标……………………………………………………………161 理论知识…………………………………………………………………162

一、电火花线切割加工……………………………………………162

二、慢走丝电火花线切割加工……………………………………178

三、中走丝电火花线切割加工……………………………………184 任务实施…………………………………………………………………187

一、侧板凸凹模零件工艺分析……………………………………187

二、侧板凸凹模零件工艺过程卡…………………………………188 拓展任务 凹模零件加工与工艺卡编制………………………………189 拓展练习…………………………………………………………………191 任务三 其他特种加工方法简介…………………………………193

一、电化学加工……………………………………………………193

二、超声波加工……………………………………………………205

三、激光加工………………………………………………………209 任务四 快速成型制造………………………………………………212 项目四 模具零件数控加工……………………………………228 任务目标……………………………………………………………228 理论知识………………………………………………………………228

一、数控加工基础知识……………………………………………228

二、数控车削加工…………………………………………………245

三、数控铣削加工…………………………………………………247 任务实施………………………………………………………………250

一、成形顶块零件工艺分析………………………………………250

二、成形顶块零件工艺过程卡……………………………………251 拓展任务 固定支架零件数控铣削加工编程………………………253 拓展练习………………………………………………………………255 项目五 模具装配工艺与调试…………………………………256 任务一 螺母板复合模具装配与调试……………………………256 任务目标……………………………………………………………257 理论知识…………………………………………………………………258

一、模具钳工………………………………………………………258

二、模具装配概述…………………………………………………260

三、冲压模具装配与调试…………………………………………276

四、冲压模具的试模与调试………………………………………280

五、弯曲模和拉深模的装配………………………………………283 任务实施…………………………………………………………………284

一、螺母板复合模具装配工艺分析………………………………284

二、螺母板复合模具装配工艺过程卡……………………………289

三、模具调试与试冲………………………………………………290 拓展任务 卷收器齿片连续模具装配与调试…………………………290 拓展练习…………………………………………………………………294 任务二 端盖注塑模具装配与调试………………………………295 任务目标……………………………………………………………297 理论知识…………………………………………………………………298

一、注塑模具装配…………………………………………………298

二、注塑模具的试模与调试………………………………………313

三、模具的使用维护与修理………………………………………320 任务实施…………………………………………………………………327

一、端盖注塑模具装配工艺分析…………………………………327

二、端盖注塑模具装配工艺过程卡………………………………327 拓展任务 底壳罩注塑模具装配与调试………………………………328 拓展练习…………………………………………………………………331 参考文献…………………………………………………………………334