模具生產技術與生產經驗

模具是制造業(yè)的核心技術裝備。模具工業(yè)不發(fā)達將嚴重影響汽車、IT與電子技術產品、機電產品、航空（天）與船舶和建材、家用電器等制造業(yè)產品的生產。

模具是進行制造業(yè)產品零件（包括沖件、塑件、鍛件、橡膠件、玻璃與陶瓷件等）成形加工的專用成型工具、專用工裝，也是專用技術產品。

模具將根據制造業(yè)產品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質量等技術要求與生產批量，進行專門設計與制造。

因此，研究模具的現代化設計與制造技術，研究模具設計制造過程中的實踐經驗，以及生產過程的技術管理與過程控制，并使之形成規(guī)范，形成專家系統(tǒng)，對提高模具生產技術與管理水平、提高模具企業(yè)核心競爭能力，將至為重要。

現代化模具生產方式與生產過程

上世紀30年代以前，是采用簡單工具與設備，形成以手工制造模具的作坊式生產方式。此時期，只能制造簡單模具。模具的制造精度與質量完全依賴人工技藝和實際經驗。

30年代到70年代後期，是模具工業(yè)化生產方式的發(fā)展過程。其主要成就與特征有：

廣泛采用銑削工藝，精密成形磨削工藝，并實現帶精密孔距的圓孔與型孔精密加工的精密坐標磨削工藝技術。

電火花成形加工工藝和NC電火花線切割加工工藝廣泛應用，為高硬材料的型件提供了關鍵加工技術。

實現了模具型件材料的專業(yè)化、系列化和標準化。

其間，模具標準化的高度發(fā)展，在模具生產中全面采用標準零、部件進行設計與制造，不僅是模具工業(yè)化生產方式的重大成就和特征；也是實現現代化模具生產方式的重要技術基礎。

圖1　現代模具生產過程框圖

隨著計算機和機床工業(yè)的進步與發(fā)展，1980年以來，模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成為廣泛應用的生產技術。它們與高度標準化相配合形成了現代化模具生產方式，即實現模具設計與制造的信息化、數字化的模具生產方式。（見圖1）

模具設計與制造

模具設計與制造的內容包括：模具設計過程和模具制造與裝配過程。

現代模具設計與制造，則是：在模具生產過程控制與管理的環(huán)境下，在模具高度標準化的技術基礎上，實行模具信息化、數字化設計與制造過程。即實行模具CAD/CAE/CAM，所謂模具設計與制造一體化過程。其中：

CAD：是指借助軟件，對模具型件進行造型與其結構和模具結構系統(tǒng)建立數模的過程。

模具設計

CAM：指根據型件及其結構數模制訂型件型面成形加工代碼、設置成形加工工藝條件和型件加工程序。并將這些信息傳遞給CNC機床，實行數字化加工。

CAE：則指借助軟件對模具型件造型、模具結構系統(tǒng)及結構參數進行仿真、模擬試驗，即實行虛擬的設計與型件成形加工，以驗證經CAD/CAM設計的模具結構系統(tǒng)與型件成形加工代碼與加工程序的正確性，合理性。

CAD、CAE軟件，是建立在經驗數據、經驗公式和理論數據與公式相比較的基礎上，形成型件造型、模具系統(tǒng)結構與參數，型件成形加工過程與制件（沖件、塑件等）成形工藝過程的仿真、模擬數�；蚍QCAD、CAE軟件。

模具加工

模具裝配

模具設計

手工作坊式制模時期和工業(yè)化模具制造初期，是不進行模具設計的，完全依賴制模工人的經驗與技藝制造模具。隨著工業(yè)的發(fā)展，模具應用日趨廣泛，模具性能和質量要求趨高和生產技術不斷進步。設計、繪制模具結構系統(tǒng)圖（結構總圖）和零件圖樣，明確設計要求和制造技術條件，為模具生產過程中的首務與核心技術，一直沿革至現在。

但是，隨著計算機和數控機床工業(yè)的進步，加工中心等CNC機床的廣泛應用，模具設計方法與方式產生了實質的、突破性的進步，

模具設計包括以下三方面的內容：模具型件造型及其結構設計、模具結構系統(tǒng)設計、模具結構參數計算與設置。模具設計過程與內容（見圖2與表1）。

圖2　模具設計過程框圖

表1　模具設計的內容與依據

模具制造

采用計算機輔助制訂每副模具的制造工藝過程（CAPP），并對其進行分析（CAPPE），使之優(yōu)化。同時，對制造工藝過程的質量、工時和費用進行控制（CAPPC），使形成模具CAM/CAPPE/CAPPC數字化制造技術系統(tǒng)。

模具CAM/CAPPE/CAPPC系統(tǒng)，是現代模具制造的主要方式，是模具CAD/CAE/CAM數字化設計與制造技術的組成部份。為此，應當研究、分析現代模具制造技術，即信息化、數字化制造技術的內容：模具制造工藝過程設計；模具型件制造工藝過程及其成形加工工藝；模具標準零、部件和通用輔助機構的配購與制造；模具裝配及其裝配工藝；模具制造工藝過程控制與管理。（見圖3和表2）

圖3　現代模具制造工藝過程框圖

表2　模具制造工藝、零件加工、裝配與工藝管理

模具生產技術的經驗性

上述模具設計與制造過程中應用的技術規(guī)范、標準，現代數字化設計與制造中所應用的設計與制造軟件，以及工藝技術專家系統(tǒng)，均具有濃厚的、強烈的經驗性。而經驗將具有時間性和合理的應用范圍。

上述模具生產方式的沿革與發(fā)展，至今模具仍需由技術人員運用計算機技術和所掌握的模具設計與制造技術基礎理論知識、標準與規(guī)范，特別是長期積累的設計、制造經驗，獨自進行專門設計，并只能進行專門裝配，實踐證明完成設計與制造的模具質量，在很大程度上仍取決于設計與制造技術人員的知識積累和經驗積累。

由此可知，實際生產經驗，在模具設計與制造過程中仍起主導作用。即，缺乏實踐，則缺乏經驗，缺乏實際經驗，則不能成大器。有人說：大學學歷的人，設計、制造完成100副模具，將成為合格的模具專業(yè)技術人員；完成500副模具的技術人員將成為模具技術專家；設計、制造1000副或以上模具的專家，將成為模具技術大師，是有一定道理的。但并不盡然，還必須常常強調以模具技術基礎理論為依據。

針對中國擁有的近兩萬個模具企業(yè)，其負責人多采用經驗辦廠。為此，應當明晰，進行模具設計與制造以積累經驗固然重要，但同時也應當具備較深的模具技術理論造詣，即需在掌握基礎理論（數字、力學）的基礎上進行設計與制造。學習由前人總結成功的模具技術基礎理論，至為重要。