绪论
1.模具工业的发展及其在国民经济中的地位
模具是工业产品生产用的重要工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节省原材料，所以得到了广泛的应用。
随着机械工业（尤其是汽车、摩托车工业）、电子工业、航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，模具成形制件的需求越来越多，质量要求也越来越高，这就要求模具的开发、设计和制造水平也必然越来越高。因此，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，模具是“效益放大器”，用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍，甚至上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。
模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的支柱产业如机械、电子、汽车、石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中60%～80%的零部件都要依靠模具成形。我国石化工业一年生产500多万吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖、墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具，生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料模具成形。
经过多年的努力，我国的模具工业已初具规模，取得了相当的成就。到目前为止，我国已制定了模具技术国家标准50多项、近300多个标准号。许多研究机构和大专院校都已经开始进行模具技术的研究和开发。在20世纪末，从事模具技术研究的机构和院校就已达30余家，从事模具技术教育和培训的院校已超过50家，为我国的经济建设输送了大批人才，并同时取得了一大批科研成果。其中获得国家重点资助建设的有华中科技大学模具技术国家重点实验室、上海交通大学模具CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州大学橡塑模具国家工程研究中心等，在模具CAD/CAM/CAE技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成形与快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
目前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具；生产的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达2μm，寿命达到1亿次以上；电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产；重量达10～20t的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达600腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT6、IT7级，型面的表面粗糙度值达到Ra0.05～0.025μm，模具使用寿命达100万次以上。
我国现已拥有模具企业1.8万家，仅浙江省的宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业就达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。
可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。
2.模具技术的发展趋势
虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的成就，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低，CAD/CAM/CAE技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用不够广泛等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具仍依赖进口。我国未来模具技术发展趋势可以归纳为以下几点：
（1）全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。模具CAD/CAM/CAE技术的出现与应用是模具技术发展的一个重要里程碑。由于产品的更新换代日趋频繁，产品精度要求越来越高，形状越来越复杂，对模具的要求也越来越高。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计、制造的发展方向。
（2）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化的水平在某种意义上也体现了一个国家模具工业发展的水平。采用标准模架和使用标准零件，可以大大缩短模具制造周期，降低制造成本，对模具生产十分重要。目前，我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。为了适应模具工业发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产也必将得到发展。
（3）发展优质模具材料及采用先进表面处理技术。模具材料的选用及热处理在模具设计与制造中是一个涉及模具加工工艺、模具寿命、制件成形质量和成本的重要问题。为了提高模具的使用寿命，提高产品的制造质量，优质模具材料及先进表面处理技术将进一步受到重视，国内外模具材料的研究工作者对模具的工作条件、失效形式和提高模具使用寿命的途径进行了大量的研究，并开发出了许多使用性能好、加工性好、热处理变形小的模具材料，如预硬钢、耐腐蚀钢等。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具表面处理除常用表面处理方法如渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昂贵、工艺先进的气相沉积、等离子喷涂等技术。
（4）模具制造技术的高效化、快速化。随着模具制造技术的发展，许多新的加工技术、加工设备不断出现，模具制造手段越来越丰富，越来越先进。
对于形状复杂的曲面制件，为了缩短研制周期，可以不先直接加工出模具的凸、凹模，而是采用快速成形制造技术，先制造出与实物相同的样品，再比对样品与设计要求的差别，进行修改后，最后再开发模具。快速成形制造（RPM）技术是一种综合运用计算机辅助设计、数控技术、激光技术和材料科学的发展成果的技术，是一种全新的制造技术，根据零件CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。采用这种方法制造模具，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。
国外近年来发展的高速铣削加工，其主轴转速可达（40000～100000）r/min，快速进给速度可达到（30～40）m/min，高速切削加工与传统切削加工相比具有加工效率高、温升低（加工工件只升高3℃）、热变形小等优点。目前，它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速铣削加工促进了模具加工技术的发展，特别为汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。
电火花铣削加工技术是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成形电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已开始使用这种技术来进行模具加工。
模具研磨抛光的自动化、智能化，模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。目前我国仍以手工研磨抛光为主，其效率低，工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。
（5）快速测量与逆向工程技术的应用。在模具产品的开发设计与制造过程中，往往需要把实物样件通过一定的三维数据采集方法，将实物原型转化为CAD造型，这种由实物样件获取产品数学模型的相关技术，称为逆向工程或反求工程技术。对于具有复杂曲面零件的模具设计，可以快速、正确地把复杂的实物复制出来，同时也可通过实物制造模具再进行复制。目前我国已有许多模具厂家拥有高速扫描机和模具扫描系统，该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的研制周期。逆向工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。
（6）模具的复杂化、精密化和大型化。为适应各种工业产品的使用要求，模具技术正朝着复杂化、精密化和大型化方向发展，大型模具成形表面的加工向计算机控制和高精密加工方向发展，数控加工中心、数控电火花成形设备、数控连续轨迹坐标磨床的推广使用，是提高模具制造技术水平的关键之一。
面对激烈的竞争市场，我国要成为制造业强国，就必须大力发展模具生产，增强大型、复杂、精密模具的自主开发能力，以提高市场竞争能力。
3.模具的分类
（1）按模具所加工材料的再结晶温度可分为冷变形模具、热变形模具和温变形模具。
①冷变形模具。变形在再结晶温度以下进行，产生加工硬化，使塑料变形抗力增大、模具承受载荷的能力增加。它又可以分为冷冲压、冷挤、冷镦、冷拔模四类。用冷变形模具加工制品的精度、表面质量、生产率、力学性能均较高，材料利用率高。
②热变形模具。坯料成形时，变形是在再结晶温度以上进行的，加工硬化和再结晶软化两种过程同时进行，因为加工的同时可消除加工硬化，所以塑性变形抗力较小，模具承载相应较轻。但加工温度高，受高温的影响较大。它主要分为热锻、热镦、热挤、热冲模。
③温变形模具。变形在冷、热变形之间，既比冷变形模具温度高，降低了塑性变形抗力，减小了模具的承载，又低于再结晶温度，使制品保留了加工硬化，有较高的力学性能。
（2）按模具的用途可分为锻造模具、冲压模具、挤压模具、拉拔模具、压铸模具、塑料模具、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具、其他模具等。
模具设计与制造是一门综合性、实践性、灵活性强的机电类专业通用课程。本课程包含面广、内容丰富、综合性强。因此，在学习时，要善于将已学过的“工程材料及热处理”、“互换性与技术测量”和“机械制造工程”等知识同本课程的知识结合起来，合理地综合运用；本课程同生产实际密切相关，其理论源于生产实际，是长期生产实践的总结。因此，学习本课程时必须注意同生产实际的结合。只有通过实践教学环节（模具实训、课程设计及模具加工参观实习）的配合，通过深入生产实际，才能掌握本课程的知识，合理地进行模具设计和正确地制定模具制造工艺，较为系统地掌握模具技术。