現代模具制造技術 第一講 概論

第一講概論模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢模具制造的基本要求模具制造的特點模具制造的工藝路線模具的主要加工方法本課程的性質、任務和要求2023/1/311模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位什么是模具定義：模具在現代生產中，是生產各種工業(yè)產品的重要工藝設備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。發(fā)展模具工業(yè)的意義模具在機械、電子、汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表、家電通訊、石油化工、輕工日用品等工業(yè)領域里，正日益成為使用最廣泛的、工業(yè)化生產的基礎工藝裝配，它承擔了這些工業(yè)領域中產品的60%~80%的零部件的加工生產。模具工業(yè)涉及的行業(yè)相當廣泛，在日本其構成為：沖模占40％，塑料模占40％，壓鑄模占5％，橡膠模占4％，鍛模占3％，鑄造模占3％，玻璃模3%，粉末冶金模占2％，在中國其構成為：沖模占50％，塑料模占33％，壓鑄模占6％，其它模具占11％2023/1/312由于用模具生產制件表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。同時模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具與新產品是緊密聯系在一起的。隨著全球化市場經濟的發(fā)展，產品的更新換代日新月異，模具技術應時而生，引起世界各國的高度重視，并取得了顯著的經濟效益。因此在現代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經濟中一個非常重要的行業(yè)，模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。圖例模具工業(yè)在國民經濟中的重要地位2023/1/313模具工業(yè)在國民經濟中的地位模具工業(yè)被喻為“百業(yè)之母”,有“不衰亡工業(yè)”之稱。在日本，模具被譽為“進入富裕社會的原動力”。在德國，模具被稱為“金屬加工業(yè)中的帝王”。羅馬尼亞：“模具就是黃金”2023/1/314模具工業(yè)在國民經濟中的地位

在機械、電子、汽車、摩托車、航空航天、儀器儀表、家電通訊、輕工日用品等工業(yè)領域里，60%~70%的零部件依靠模具加工生產。以汽車行業(yè)為例，一種車型的轎車共需模具約4000套，模具價值達2億元至3億元。單臺電冰箱需要模具生產的零件約150個，共需模具約350套，模具價值約400萬元。

在建筑行業(yè)用的地磚、墻磚、衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具；塑料管件、塑鋼門窗需要大量的塑料模具。2023/1/315國家對模具工業(yè)的政策支持在我國，自1997年以來，相繼把模具及其加工技術和設備列入了《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產業(yè)目錄》；從1997年到2005年，對全國部分重點專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策；并把有關模具技術和產品列入國家計委和科學技術部發(fā)布的《當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術產業(yè)化重點領域指南(目錄)》。2023/1/316我國模具工業(yè)的現狀--快速發(fā)展我國目前模具總產值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。1996~2002年間，中國模具制造業(yè)的產值年平均增長14%左右，2003年增長25%左右。2004年我國模具產值達600億元人民幣。“十一五”期間提出的發(fā)展目標為年均增速12%~15%。2023/1/317模具工業(yè)的現狀—不足近幾年，我國每年約進口10億美元的左右的模具，尤其在汽車大型覆蓋件模具、電子產品精密塑料模具在質與量上都遠不能滿足這些支柱產業(yè)發(fā)展的需要。我國目前模具總產值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。目前國際上，全世界模具總產值約為680億美元，我國只占8%左右

2023/1/318模具工業(yè)的人才需求模具設計專業(yè)人才已列入國家急需的重要復合型人才之一，一直被人才市場列為最受歡迎的專業(yè)人才之一，有較高的工作待遇。2005年，全國有模具制造企業(yè)3萬余家，從業(yè)人員90萬。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30余家，從事模具技術教育的培訓的院校已超過50余家。2023/1/319模具工業(yè)的人才需求目前“模具設計與制造”專業(yè)人才的需求遠大于供給，且供求關系日趨緊張。1、我國經濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。2023/1/31102、我國加入WTO后，各行業(yè)大批境外企業(yè)的涌入，使作為支柱工業(yè)的模具行業(yè)將迎來新一輪的發(fā)展機遇。3、模具人才的薪酬有上漲趨勢，如專業(yè)模具設計人才一般月薪3000元。熟悉設計、加工、造型整個操作流程的高級人才月薪5000元左右，其中技能好的人才月薪過萬元也不鮮見。2023/1/3111我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢進步不足發(fā)展方向開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具加速模具標準化、商品化大力開發(fā)和推廣應用模具CAD/CAM技術開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術和新材料發(fā)展復雜模具加工成套設備2023/1/3112模具CAD/CAE/CAM向集成化、三維化、智能化和網絡化發(fā)展。模具制造向精密、高效、復合和多功能方向發(fā)展?？焖俳洕颇＜夹g得到應用，主要在四個方面：高速銑削、快速原型（ＲＰＭ）、易切削模具材料、復合加工和多軸加工。特種加工技術進一步發(fā)展：電火花加工向精密化、微細化方向發(fā)展。模具材料及表面處理技術發(fā)展迅速：模具表面處理趨勢：多元素共滲等模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到認同。模具技術發(fā)展趨勢2023/1/3113模具制造的基本要求制造精度高模具精度主要由制品精度和模具結構的要求來決定工作部分精度通常要比制品精度高2~4級；上、下模之間配合精度要求高使用壽命長制造周期短決定因素：制模技術、生產管理水平現代快速經濟制模技術（講座內容）模具成本低模具成本與模具結構的復雜程度、模具材料、制造精度要求和加工方法有關2023/1/3114模具制造的特點

—模具制造屬機械制造的研究范疇制造質量要求高加工精度高、表面質量好一般：制造公差<±0.01mm;工作部分Ra<0.8μm形狀復雜(二維、三維的復雜曲面)材料硬度高模具相當于刀具，工作部分一般都用淬火工具鋼或硬質合金鋼，若用傳統機械加工方法制造往往困難。單件生產2023/1/3115模具制造的工藝路線分析估算模具設計與制圖零件加工裝配調整外購件成品試模返修交貨期模具總壽命制品材料所用設備模具費用收集信息2023/1/3116現代模具制造與傳統模具制造比較傳統模具制造主要根據設計圖樣，用仿型加工、成型磨削及電火花加工制造模具。近年來隨著計算機技術、自動化技術、網絡通信技術的發(fā)展，提出了現代模具制造，利用CAD/CAE/CAPP技術和數控加工技術有效地對整個設計制造過程進行預測評估。傳統模具制造與現代模具制造比較：1.傳統制模質量依賴人為因素，再現能力差，整體水平不易控制，現代制模質量依賴物化因素。2023/1/31172.傳統制模采用串行方式進行，易造成設計與制造脫節(jié)，現代制模采用并行方式，設計和制造基于共同數學模型，通過公共數據庫并行通信，共享信息，重復勞動少，加工周期短。3.傳統制模只能通過試模來完成對模具的評價，返修多，成本高；現代制模通過計算機數據模擬和仿真技術來完善模具結構，返修少，成本低。2023/1/3118傳統模具制造流程圖2023/1/3119現代模具制造流程圖2023/1/31202023/1/3121模具的主要加工方法機械加工（主要的加工手段）傳統的切削與磨削加工是模具制造不可缺少的加工方法。９０％左右的模具主要由銑削、車削、磨削等機加工方法完成。如模架加工、模胚加工、模具型面粗加工以及孔類加工等。主要加工方法包括：切削加工及高速銑削技術，高速銑削是目前切削技術中最熱門的一種工藝技術，一般用于大、中型模具加工。磨削加工及多軸聯動坐標磨研磨及拋光特點：加工精度高、生產效率高、通用性強2023/1/3122特種加工（電加工）定義特點：以柔克鋼、不施加明顯機械力、加工復雜形狀零件、加工過程自動化。主要方法有：電加工（電火花、電解加工），化學腐蝕加工。模具的成型法加工主要方法有：鑄造法制模（砂型鑄造、陶瓷鑄造、實型鑄造），塑性擠壓法制模（熱壓印法、冷擠壓法），超塑性擠壓法制模。模具累加法加工是指零件形狀是不斷地按一定指令添加材料、累積而得到。主要方法包括：金屬噴涂、電鑄法、快速原型法和快速制模（ＲＰＭ／ＲＭＴ）技術焊接2023/1/3123本課程的性質、任務和要求性質：模具方向的一門專業(yè)課任務掌握模具設計與制造所必須具備的工藝知識，提高合理設計模具的能力要求掌握各種現代模具加工方法的基本原理、特點及加工工藝掌握各種制造方法對模具結構的要求提高分析模具結構工藝性的能力結束2023/1/3124返回模具設計主干線材料學金屬材料成形工藝及模具設計高分子材料金屬材料成形加工理論機械制造基礎工程材料金屬工藝學切削加工數控機床與數控技術特種加工模具加工技術模具失效與壽命程序設計語言電子技術測試技術模具CAM模具CAD模具CAD/CAM微機原理與應用非金屬材料成形工藝及模具設計模具制造主干線模具知識結構框圖設計制造機械電子模具一體應用2023/1/3125寧波某汽配模具廠的部分產品照片返回2023/1/3126研究開發(fā)了一些新技術和新工藝，如模具表面拋光、三維曲面數控仿形加工、模具鋼的超塑性成形技術和快速制模技術等。模具加工設備得到較大的發(fā)展，國內已能批量生產精密坐標磨床、CNC仿形銑床、CNC電火花線切割機床及電火花加工機床。模具CAD/CAM技術已在國內數十個單位得到開發(fā)應用。發(fā)展了一些多工位級進模和硬質合金模等新產品，并根據國內生產需要研制了一批精密塑料注射模。我國模具技術的進步表現：研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質合金、鋼結硬質合金等新材料，并采用了一些熱處理新工藝，使模具使用壽命得到延長。返回2023/1/3127我國模具技術的進步表現1997年以來，國家相繼把模具和設備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)產品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產業(yè)目錄》，從1997年－2005年，對全國專業(yè)模具廠實行增值稅減免70％的優(yōu)惠政策。1994年有模具企業(yè)約1萬，職工43萬，產值130億，2005年，企業(yè)3萬，職工90萬，產值610億。

返回2023/1/3128我國模具技術的不足原因：專業(yè)化和標準化程度低。目前專業(yè)化程度不到10%，而標準化程度也只有20%左右。模具品種少，效率低，經濟效益差。制造周期長，模具精度不高，制造技術較落后。模具壽命短，新材料使用量不到10%。力量分散，管理落后。返回2023/1/3129結束語第一章概論一般了解模具工業(yè)在國民經濟中的地位、作用及發(fā)展概況了解模具制造的基本要求、特點、工藝路線以及模具的主要加工方法第二章模具的機械加工（自學提綱