《模具制造简介》课件

模具制造简介欢迎参加模具制造基础课程本课程旨在帮助学员全面了解模具制造的基本原理、工艺流程及其在现代工业中的重要地位模具制造作为工业生产的母工具，对制造业具有决定性的支撑作用它是连接设计与大规模生产的关键环节，直接影响产品的质量、成本和生产效率从汽车零部件到日常生活用品，模具技术为几乎所有工业产品的规模化生产提供了可能通过本课程，我们将系统探讨模具设计、制造、测试和维护的各个环节，帮助您建立完整的模具制造知识体系什么是模具模具的定义工作原理模具是工业生产中用来成型物品的工具，是批量生产特定形状产模具通过在特定条件下（如高温、高压）对原材料施加压力，使品的专用工装简单来说，模具是通过各种成型方法来获得所需材料流动并填充模具型腔，从而获得与型腔形状相同的制品产品的工具装备模具在制造业中扮演着母体或模板的角色，它能将设计转化为实这一过程利用了材料在特定条件下的物理特性变化，通过精密的际的工业产品，实现产品的批量生产模具结构设计，实现材料的精确变形和定型模具制造行业概览亿90030%全球市场规模中国市场份额2023年全球模具市场规模约900亿美元，中国已成为全球最大的模具生产国，占全预计年增长率保持在

5.8%左右球市场份额超过30%万

4.5企业数量中国现有模具企业约

4.5万家，形成了完整的产业链模具制造业作为工业母机，已经形成了巨大的全球化市场亚太地区尤其是中国，因其完善的制造业体系和成本优势，已成为全球模具生产中心欧美地区则以高精度、高技术含量的精密模具为主导方向，形成了特色鲜明的区域发展格局模具的应用领域电子电器汽车工业占模具市场25%，包括手机外壳、家电部件等占模具市场40%，一辆普通汽车需使用约1500-2000套模具医疗器械占模具市场10%，如注射器、导管、植入物等建筑材料包装工业占模具市场10%，管道、型材、门窗等占模具市场15%，各类包装容器、瓶盖等模具技术几乎渗透到了所有制造行业，成为产品大规模生产的关键工艺装备在汽车行业，约60%的零部件需要模具成型；在消费电子领域，精密模具是实现产品轻薄化、集成化的核心技术支撑常见模具分类按成型对象分类按工艺方式分类•塑料模具最普遍，约占45%•注塑模具熔融塑料注入型腔•冲压模具金属板材成型，约占30%•吹塑模具管坯吹制中空制品•压铸模具有色金属液态成型，约占•挤出模具连续生产型材15%•层压模具热固性塑料压制成型•其他特种模具粉末冶金、橡胶等，约占10%按模具结构分类•单腔模一次成型一个产品•多腔模一次成型多个相同产品•家族模一次成型多个不同产品•叠层模多层结构复杂成型模具分类方式多样，不同类型模具适用于不同制造场景分类标准主要基于成型对象的材料特性、加工工艺流程以及模具自身的结构特点合理选择模具类型是提高生产效率和产品质量的前提塑料模具简介结构特点产品应用技术参数塑料模具主要由型腔、型芯、浇注系统、塑料模具可生产从玩具、日用品到高精度现代塑料模具精度可达±

0.01mm，模具寿冷却系统和弹出机构组成其中型腔和型电子元件外壳的各类产品随着材料科学命可达100万模次以上高端模具采用热芯是模具的核心部件，决定了最终产品的的发展，高性能工程塑料制品也逐渐成为流道技术，可减少塑料废料，提高生产效外观和精度塑料模具的主要产出率约20%塑料模具市场占全球模具总量的45%左右，是应用最广泛的模具类型中国已成为世界最大的塑料模具生产国，年产值超过500亿元人民币塑料模具技术的进步直接推动了消费电子、汽车轻量化等领域的发展冲压模具简介材料特点冲压模具主要采用高强度模具钢制造，如Cr12MoV、SKD11等上模与下模硬度常在HRC58-62之间，以确保足够的耐磨性和使用寿命结构组成典型结构包括凸模、凹模、压料板、导向装置和弹出系统现代冲压模具常采用模块化设计，实现快速更换和维护精度要求高精度冲压模具间隙控制在

0.02-

0.05mm，表面粗糙度要求Ra

0.4-

0.8μm，确保冲压件尺寸精度和边缘质量生产效率先进的级进模设计可实现每分钟40-60次冲压，单套模具寿命可达100-500万次冲压，大幅提高生产效率在汽车制造领域，约70%的车身零部件通过冲压模具生产一辆普通家用轿车需要使用约500-800套冲压模具中国已成为全球最大的冲压模具生产国，年产值超过300亿元人民币，主要集中在长三角、珠三角地区压铸模具简介高温工作环境工作温度高达600-700℃高压工作条件注射压力可达70-140MPa高精度型腔设计3尺寸公差控制在±

0.05mm精密温控系统温差控制在±10℃以内压铸模具主要用于有色金属如铝、锌、镁等的精密成型压铸模具在高温高压条件下工作，对模具材料、结构设计和制造工艺提出了很高要求典型应用包括汽车发动机缸盖、变速箱壳体、电子设备外壳等在中国，压铸模具产业主要集中在浙江、广东等地，形成了完整的产业链高端压铸模具仍以德国、日本为主导，通常采用特种钢材和先进热处理工艺，模具寿命可达10-20万次压铸循环注塑模具简介高精度设计CAD/CAE一体化设计优质模具钢材P

20、H

13、S136等特种钢材精密加工技术CNC、EDM、线切割加工高效冷却系统螺旋冷却、型芯冷却严格质量检测三坐标测量仪全检注塑模具是塑料模具中最常见的类型，广泛应用于消费电子、家电、汽车、医疗等领域中国已成为全球最大的注塑模具生产国，年产量约占全球市场的35%以上大型注塑模具价值可达几十万至数百万元人民币，是精密制造技术的集中体现注塑模具的质量直接影响产品外观、尺寸精度和机械性能近年来，中国注塑模具向高端化发展明显，多腔模具、热流道技术、气辅成型等先进技术应用普及率显著提高其他类型模具橡胶模具粉末冶金模具锻造模具主要用于生产汽车轮胎、密封用于金属粉末压制成型，工作用于金属热锻、冷锻成型，承件、减震器等橡胶制品工作压力高达600-1000MPa主受高温和高冲击力主要制造温度通常在140-180℃，需要要应用于生产高精度齿轮、轴连杆、曲轴等高强度部件中特殊的排气和温控设计中国承等机械零件具有材料利用国锻造模具市场规模约90亿橡胶模具年产值约120亿元，率高、尺寸精度好的特点，平元，主要集中在汽车、工程机广泛应用于汽车、航空航天等均制品精度可达IT7-8级械领域领域玻璃模具用于玻璃制品成型，包括玻璃瓶、器皿等工作温度高达1000℃以上，对模具材料和结构设计有特殊要求全球高端玻璃模具市场仍以欧洲厂商为主除了主流的塑料、冲压和压铸模具外，还有多种特种模具满足不同材料和工艺的成型需求这些特种模具虽然市场份额相对较小，但在特定行业具有不可替代的作用，代表了更专业的模具制造技术方向模具结构基本组成型腔与型芯型腔和型芯是模具的核心部分，决定了产品的外形和尺寸型腔是凹入的空间，对应产品的外表面；型芯是凸出的部分，对应产品的内表面它们的精度和表面质量直接影响成品质量浇注系统浇注系统包括主流道、分流道和浇口，负责将熔融材料导入型腔设计合理的浇注系统可以确保材料流动均匀，减少气泡和缩痕等缺陷现代模具常采用热流道技术提高效率冷却加热系统/温控系统对模具温度进行精确控制，加速产品成型和脱模典型的冷却通道直径为8-12mm，布局需考虑产品结构特点，确保温度均匀分布，避免热点和变形顶出系统顶出系统用于将成型后的产品从模具中弹出常见的顶出方式包括顶针、顶板、气动顶出和液压顶出等顶出力的大小和分布需精确计算，避免产品变形或损伤模具的基本结构虽然因类型不同而有差异，但核心组成部分遵循相似的原理除以上主要部件外，模具还包括导向系统、支撑系统、模架等辅助结构，共同确保模具的精确对位和稳定运行典型模具结构剖析动模板组件包括动模板、型芯、顶出机构等动模板固定在注塑机的活动模板上，随注塑机开合运动典型动模板厚度为40-70mm，材质多为45#钢，表面硬度HB180-220定模板组件包括固定模板、型腔、浇口套等定模板固定在注塑机固定模板上，不随注塑机开合运动定模板通常安装热流道系统或冷流道浇口导向定位系统包括导柱、导套、定位环等部件导柱通常采用GCr15材料，硬度HRC58-62，表面粗糙度Ra

0.4主导柱直径一般为25-50mm，辅助导柱直径为18-30mm顶出回位系统包括顶针、顶板、回位弹簧等标准顶针直径范围为1-30mm，长度为80-500mm顶针材质通常为SKH-51，硬度HRC48-52，表面镀铬处理以注塑模具为例，其结构可分为动模半和定模半两大部分模具在注塑机上工作时，定模半固定不动，动模半随注塑机动作开合两部分精密配合形成完整的型腔，实现产品成型现代模具设计注重模块化和标准化，便于维护和更换易损件模具设计流程总览三维建模与方案设计需求分析与可行性评估使用CAD软件创建产品和模具三维模型，设计分型面和结构布局分析产品特性、生产批量和工艺要求，确定模具类型和基本结构分析与优化CAE进行充填、冷却、变形等模拟分析，优化设计方案设计评审与确认详细设计与工程图纸多部门联合评审设计方案，确认设计满足所有技术要求完成所有模具零部件的详细设计，生成制造图纸和BOM清单模具设计是模具制造的首要环节，设计质量直接决定了模具的性能和寿命现代模具设计已普遍采用三维CAD软件，结合CAE分析技术，实现虚拟设计和验证典型的注塑模具设计周期为2-4周，大型复杂模具可能需要2-3个月在模具设计过程中，设计师需要综合考虑产品结构特点、材料特性、成型工艺和使用条件等多方面因素，平衡技术可行性和经济性，为后续制造环节提供可靠的技术依据模具制造工艺流程材料准备阶段根据设计要求采购模具钢材，进行下料、锯切、粗加工等常用模具钢材如P

20、H

13、S136等需进行预热处理，消除内应力此阶段占整体制造周期的约10-15%精密加工阶段使用CNC加工中心、EDM电火花、线切割等设备对模具零件进行精加工典型的加工精度要求为±

0.01mm，表面粗糙度Ra

0.4-

0.8μm此阶段约占制造周期的50-60%热处理与表面处理对模具核心部件进行淬火、回火、渗氮等热处理工艺，提高硬度和耐磨性表面处理如镀铬、氮化等进一步提升模具表面性能此阶段约占制造周期的10-15%装配与调试将各模具部件按设计要求装配，进行试模和调整包括型腔匹配、导向系统调整、冷却系统测试等此阶段约占整体周期的15-20%，决定最终模具质量模具制造工艺流程是一个精密且复杂的过程，综合了多种加工技术一套中等复杂度的注塑模具从设计确认到制造完成通常需要6-12周时间，其中精密加工环节占用时间最长，也最为关键随着智能制造技术的发展，数字化工艺规划、自动化加工和在线质量监控等技术正逐步应用于模具制造过程，提高加工效率和产品一致性模具制造关键设备设备类型主要功能技术参数市场主流品牌CNC加工中心精密零件加工精度±

0.005mm，主轴DMG森精机、牧野、海转速20000rpm克斯康电火花成型机硬质合金精密加工精度±

0.003mm，表面三菱、阿奇夏米尔、沙粗糙度Ra

0.2迪克线切割机精密型腔和型芯加工精度±

0.003mm，最小阿奇夏米尔、沙迪克、线径

0.1mm凯恩帝三坐标测量机模具零件尺寸检测测量精度±

0.002mm，蔡司、海克斯康、三丰测量范围800×600×500mm精密磨床模具表面精密磨削平面度斯图特、OKAMOTO、

0.003mm/1000mm，JUNG表面粗糙度Ra

0.4模具制造设备是模具质量和效率的重要保障高端模具企业通常配备完整的设备链，从粗加工到精加工、检测一应俱全中国模具行业年设备投资额约300亿元，其中进口高端设备占比约40%数控化、自动化、智能化是模具制造设备的发展趋势五轴联动加工中心、高速电火花加工机、全自动检测系统等先进设备正在提升模具制造的技术水平和生产效率数控加工技术CNC技术特点CNC数控加工是模具制造的核心技术，通过计算机控制刀具移动路径实现精密加工现代五轴联动加工中心可一次装夹完成复杂曲面加工，显著提高效率和精度高速加工技术使主轴转速达20000rpm以上，进给速度可达10-15m/min，切削速度是传统加工的3-5倍此技术尤其适合模具型腔的加工五轴联动加工中心正在加工复杂模具型腔CNC数控加工技术在模具制造中应用广泛，占模具加工工时的60-70%高端数控机床精度可达±

0.001mm，表面粗糙度可达Ra

0.2μm国内中高端模具企业普遍配备三轴以上数控加工中心，逐步实现加工自动化先进的CAM软件如Mastercam、PowerMill等能自动生成优化的刀具路径，结合刀具监测和在线检测技术，可实现无人值守加工，提高设备利用率和加工一致性模具行业CAM软件应用率约85%，但高级功能利用率仍有较大提升空间电火花加工（）EDM成型电火花线切割电火花微孔电火花使用预先加工的电极通常为铜或石墨，在电解使用金属丝通常为铜丝或钼丝作为电极，切割使用管状电极钻孔，可加工直径

0.1-3mm的深小液中产生脉冲电弧腐蚀工件，形成与电极形状相金属工件可加工高硬度材料，切割精度高达孔，深径比可达100:1主要用于模具冷却水匹配的型腔适用于深腔、尖角、狭缝等难以切±

0.003mm，适合加工精密模具零件和硬质合金道、排气孔的加工，是传统钻削无法替代的技削加工的部位模具术电火花加工是模具制造中的关键技术，尤其适合硬质模具材料硬度HRC50的加工现代电火花设备采用数字化脉冲电源，可实现微细脉冲放电，获得Ra

0.2μm的超光滑表面，减少后续抛光工作量中国已成为全球最大的电火花设备市场，年销售额约30亿元国产设备性价比优势明显，但在高精度、高效率电火花技术方面与日本、瑞士等国仍有差距线切割加工加工原理技术参数12线切割采用连续移动的金属丝作为电极，通过电火花原理切割工件加工现代线切割设备使用直径

0.1-

0.3mm的黄铜丝或钼丝，切割精度可达过程中丝电极与工件不直接接触，通过放电间隙中的火花放电蚀除金属，±

0.003mm，表面粗糙度Ra

0.4μm多次切割（精加工）可获得更高精度形成切割缝隙和更好表面质量应用范围国内发展现状34主要用于精密模具零件如型芯、镶件、顶针孔等的加工特别适合加工厚中国线切割设备年产量约

1.2万台，产值近50亿元已形成以苏州、宁波度在300mm以下的板材，以及淬硬钢、硬质合金等难加工材料是模具为中心的产业集群国产中高端设备市场占有率达60%，但高精度、高效制造中不可或缺的工艺率设备仍依赖进口线切割加工技术在模具制造中扮演着关键角色，特别是对于精密模具零件的加工它可以加工任意复杂的二维轮廓，加工硬度高达HRC70的材料，且不产生切削力，是制造精密镶件和型芯的理想工艺模具材料概述材料热处理工艺预热处理模具毛坯料经过锻造后需进行退火、正火等预热处理，消除内应力，改善组织结构，为后续加工做准备淬火处理将钢材加热至奥氏体化温度（通常850-1050℃），保温后快速冷却，获得马氏体组织，提高硬度回火处理淬火后的钢材需进行回火（200-650℃），降低脆性，调整硬度，提高韧性和稳定性表面强化包括渗氮、渗碳、等离子氮化等工艺，提高表面硬度和耐磨性，延长模具寿命热处理工艺对模具性能至关重要，是模具制造中的关键工序合理的热处理可使模具钢硬度提高到HRC45-65，显著延长使用寿命不同模具部位可能需要不同的热处理方案，如型腔部分需高硬度，而模架部分则需保持一定韧性真空热处理和气体软氮化是近年来模具热处理的发展方向，能有效减少变形，提高表面硬度国内中高端模具企业普遍配备精密控温热处理设备，热处理工艺数字化、标准化水平逐步提高据统计，合理的热处理可使模具寿命提高30-50%模具表面处理工艺模具表面处理是提升模具性能和寿命的重要工艺环节常用表面处理方法包括电镀硬铬、物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、氮化处理和抛光处理等这些处理可使模具表面硬度提高到HV800-3000，耐磨性提升3-10倍电镀硬铬可提供硬度HV950-1000的表面，耐蚀性好，但环保问题严重；PVD涂层如TiN、TiCN、CrN硬度可达HV2000-3500，厚度仅2-5μm，摩擦系数低；离子氮化可形成深度

0.1-

0.3mm的渗氮层，硬度HV700-1100，工艺温度较低450-580℃，变形小新型DLC类金刚石碳涂层具有超低摩擦系数

0.05-

0.15，正在高端模具中推广应用模具制造工艺创新激光增材制造复合加工技术超声波辅助加工•选区激光熔化SLM技术可直接成形复杂模•铣削-磨削-测量一体化加工设备•超声波振动刀具提高硬质材料加工效率具组件•减少装夹次数，提高加工精度•表面粗糙度可提升30%，刀具寿命延长50%•可实现传统方法无法加工的复杂冷却水道•缩短制造周期20-30%，提高精度15%•适用于硬质合金、陶瓷等特种模具材料•减少加工时间40-60%，提高冷却效率30%•德国DMG、日本牧野领先，国内正加速追赶•国内应用尚处于起步阶段•主要应用于高端压铸模和注塑模的制造模具制造技术正经历从传统机械加工向数字化、智能化、复合化方向的转变创新工艺不仅提高了制造效率和精度，还拓展了模具设计的可能性，使过去难以实现的复杂结构变为可能中国模具行业每年在工艺创新方面的研发投入约占营业额的3-5%，已在多个领域取得突破如华中科技大学开发的超高速切削技术已应用于高端模具制造；深圳优必达的激光增材制造技术在3D打印模具核心部件方面处于国际先进水平打印在模具制造中的应用3D30%40%开发周期缩短冷却效率提升相比传统工艺减少设计到生产的时间复杂构形冷却水道提高热交换效率25%60%成本节约定制化能力小批量和复杂结构零件生产成本降低提高模具结构优化和个性化定制能力3D打印技术已成为模具制造领域的重要创新工艺金属3D打印技术如选区激光熔化SLM和电子束熔化EBM可直接打印高性能模具钢部件，实现复杂内部结构特别是在注塑模具领域，3D打印可实现近轮廓形状的复杂冷却水道设计，大幅提高散热效率和生产周期目前3D打印技术主要应用于高端模具的核心组件制造，如注塑模具的型芯和型腔、压铸模具的镶件等德国、美国和日本在该技术应用上处于领先地位，中国近年来发展迅速，产业化应用案例不断增加华晨宝马、一汽模具等企业已将3D打印技术应用于生产模具，取得显著效益模具加工工艺参数优化精度控制关键尺寸公差控制在±

0.01mm以内1表面质量型腔表面粗糙度达到Ra

0.4μm以下加工效率高速切削参数优化提升加工速度40%成本控制工艺路线合理化降低制造成本15-20%模具寿命合理的加工工艺可延长模具使用寿命30%模具加工工艺参数的优化是提高模具质量和效率的关键以CNC加工为例，合理选择进给速度、主轴转速、切削深度和刀具几何参数，可显著影响加工表面质量和效率对于硬质合金HRC45-65的高速铣削，典型参数为主轴转速12000-20000rpm，进给速度3-8m/min，切削深度

0.1-

0.3mm在电火花加工中，脉冲电流、脉冲宽度、极性和工作液流量等参数直接影响加工精度和表面质量现代电火花设备采用自适应控制系统，根据加工过程实时调整参数，实现最佳加工效果合理的电极设计和参数设置可使电火花效率提高30%以上，表面粗糙度提高50%模具设计软件简介一体化流程CAD/CAE/CAM设计阶段CAD使用UG、CATIA等软件进行三维建模，设计模具结构，包括型腔、型芯、浇注系统、冷却系统等典型塑料模具设计周期为2-3周，大型复杂模具可能需要1-2个月分析阶段CAE使用Moldflow、Moldex3D等软件进行充填、冷却、翘曲等模拟分析，优化模具设计CAE分析可提前发现潜在问题，减少试模次数，节约开发成本约15-20%编程阶段CAM使用Mastercam、PowerMill等软件生成数控加工程序，规划加工路径和工艺参数先进的CAM软件可优化刀具路径，减少加工时间约20-30%4数控加工阶段将CAM生成的程序传输至CNC设备执行加工任务现代数控系统可实现加工过程监控和自适应控制，确保加工质量CAD/CAE/CAM一体化是现代模具制造的核心技术路线，实现从设计到制造的数字化贯通与传统分离式流程相比，一体化流程可缩短开发周期30-40%，减少设计和制造错误50%以上目前国内中大型模具企业CAD/CAE/CAM一体化应用率约70%，但数据传输和兼容性问题仍是挑战基于云计算的协同设计平台正在兴起，提供远程协作和计算资源共享，进一步提升设计制造效率先进企业已开始探索基于数字孪生技术的模具全生命周期管理，实现设计-制造-使用全过程的数据闭环模具制造数据管理系统功能数据管理应用实例PLM产品生命周期管理PLM系统在模具制造中扮演着重要角色，主要某大型汽车模具公司实施PLM系统后的效益提供以下功能•设计重用率提高40%，设计效率提升30%•设计数据管理管理CAD模型、工程图纸和BOM•文档查找时间减少80%，从小时级缩短到分钟级•工艺流程管理定义和监控制造工艺流程•工程变更处理时间减少60%•项目管理跟踪项目进度、资源分配和成本•项目交付周期缩短20%，按时交付率提高15%•变更管理控制设计和工艺变更，确保数据一致性•设计和制造错误减少35%，返工率降低25%•知识管理积累和复用模具设计和制造经验随着模具设计和制造数字化水平提高，数据管理变得越来越关键一套复杂的注塑模具从设计到制造可能产生上千个文件，包括3D模型、2D图纸、工艺文件、NC程序、检测报告等有效的数据管理系统可确保信息的准确性、一致性和可追溯性在中国模具行业，大型企业PLM系统应用率约50%，中小企业不足20%主流PLM软件包括Siemens Teamcenter、Dassault ENOVIA和PTC Windchill等国产PLM系统如浪潮、华天等也在加速发展，市场份额逐步提升数据安全和知识产权保护是模具企业数据管理面临的重要挑战模具制造自动化模具制造自动化是提高生产效率和质量一致性的关键技术自动化应用主要包括机器人辅助加工、自动化物流系统、智能检测系统和数字化车间管理系统等先进的模具企业已实现了关键工序的无人化或少人化操作，如机床自动上下料、工装夹具自动更换、在线检测和自动化装配等工业机器人在模具制造中的应用正在快速增长机器人可用于工件搬运、加工设备间的物料传递、自动抛光和装配等环节国内领先的模具企业如宁波模具产业园已建成智能化示范工厂，实现了全流程数字化和自动化，生产效率提高40%，能耗降低25%，不良率降低30%中国模具行业自动化投资逐年增长，2023年自动化设备投资额约70亿元，年增长率超过15%随着5G、人工智能等技术的发展，智能制造在模具行业的应用将进一步深化模具标准件介绍导向系统包括导柱、导套、导向板等，确保模具精确对中和平稳运动标准导柱直径范围为10-100mm，常用材料为GCr15，硬度HRC58-62国内模具标准件企业龙头如LKM、MISUMI在该领域市场占有率超过60%顶出系统包括顶针、顶板、顶杆等，用于将成型后的产品从模具中推出标准顶针直径1-30mm，长度80-500mm，材料通常为SKH51或SK2，硬度HRC52-58现代顶出系统多采用模块化设计，便于维护和更换模架系统模架是模具的支撑框架，包括模板、支柱、垫板等标准模架尺寸从150×150mm到1000×1200mm不等，材料多为45#钢预制标准模架可节省约30%的模具制造时间和15%的成本温控系统包括水嘴、密封圈、温度传感器等，用于控制模具温度标准冷却接头通常采用快速连接设计，工作压力可达

1.5MPa近年来，模块化温控系统和热流道系统应用增长迅速，市场年增长率约12%模具标准件是模具制造的基础组件，标准化程度高，通常直接采购而非自制使用标准件可显著缩短模具开发周期、降低制造成本并提高可靠性中国模具标准件市场规模约150亿元，年增长率8-10%，国产件市场占有率已超过70%模具制造质量控制质量计划过程控制制定模具质量目标、质量标准和检验方案关键工序检验、工艺参数监控和作业指导数据分析成品检验质量数据统计、不合格品分析和持续改进模具组件和整体性能的测试与验证模具制造质量控制贯穿设计、制造和验收全过程大中型模具企业普遍通过ISO

9001、IATF16949等质量管理体系认证，建立了完整的质量保证体系关键质量控制点包括设计评审、首件检验、关键尺寸检测、装配检查和试模验证等先进的模具企业采用SPC统计过程控制方法监控生产过程，实现过程能力指数Cpk

1.33的稳定生产三坐标测量机、光学扫描仪等先进检测设备广泛应用于模具质量检验，自动生成检测报告并与CAD模型对比，检测效率提高约60%质量追溯系统实现模具全生命周期的质量数据管理，为持续改进提供依据常规模具检测设备三坐标测量机表面粗糙度仪硬度计用于精密尺寸测量，精度可达

0.001mm现代三坐测量模具表面质量，精度可达Ra

0.01μm现代设备测量模具材料硬度，常用洛氏HRC和维氏HV硬度标配备触发式测头和扫描测头，可快速采集复杂曲面采用光学或接触式测量原理，可生成三维表面形貌分计典型模具钢硬度要求为HRC45-63现代硬度计数据先进设备支持CAD模型导入和实测数据自动比析模具型腔表面粗糙度要求通常为Ra

0.4-

0.8μm可进行自动加载和测量，减少人为误差对，生成彩色误差分布图模具检测设备是保证模具质量的重要工具除上述主要设备外，还包括投影仪、影像测量仪、工具显微镜、轮廓仪等专用设备大型模具企业通常设立独立的检测部门，配置价值数百万元的检测设备，确保模具质量模具检测的关键项目包括尺寸精度通常要求±

0.01-

0.05mm、型腔表面质量Ra

0.4-

1.6μm、硬度分布HRC45-

63、形位公差通常要求

0.01-

0.05mm和装配间隙通常控制在

0.01-

0.03mm随着工业CT等先进检测技术的应用，模具内部结构无损检测成为可能，对提高模具质量具有重要意义模具寿命评估模具制造常见缺陷缺陷类型主要原因解决方案预防措施裂纹热处理不当，内应力过大焊补修复，更换零件优化热处理工艺，应力消除变形装夹不当，残余应力释放校正矫形，重新加工多次装夹，中间热处理尺寸误差加工精度不足，测量误差修磨调整，重新加工精密加工，严格检测表面缺陷工艺参数不当，刀具磨损抛光修整，表面处理优化切削参数，定期更换刀具配合间隙不良装配误差，热处理变形修磨调整，重新配对预留调整余量，精确装配模具制造过程中常见缺陷主要集中在材料、加工、热处理和装配等环节统计显示，热处理变形和裂纹是高硬度模具最常见的缺陷，占缺陷总数的约30%；尺寸精度和表面质量问题占约40%；装配和其他问题占约30%防止模具缺陷的关键是严格控制各环节工艺参数，加强过程检验采用分段加工和中间热处理可有效减少变形；采用电火花和精密磨削等无应力加工方法可减少加工应力；采用真空热处理和气体软氮化等先进热处理工艺可显著降低热处理缺陷率企业通过建立缺陷数据库和失效分析系统，持续改进制造工艺，平均缺陷率可降低30-50%节能减排与绿色模具制造节能加工技术绿色材料应用•高效切削工艺减少加工时间约30%•无铅、无镉模具钢替代传统材料•变频驱动数控设备节电15-20%•可生物降解切削液减少环境污染80%•余热回收系统能源利用率提升25%•低VOC清洗剂替代传统有机溶剂•智能休眠和自动关机减少待机能耗•高效润滑系统减少润滑油消耗40%废弃物减量与处理•近净成型减少切削废料30-50%•切削液循环过滤系统延长使用寿命3倍•金属废料100%回收再利用•工业废水处理系统达标排放绿色模具制造是行业可持续发展的重要方向领先的模具企业已将节能减排作为技术创新的重点，通过工艺优化、设备升级和管理提升，实现经济效益和环境效益双赢据统计，采用先进节能技术和设备的模具企业能耗可降低20-30%，废弃物排放减少30-40%模具行业节能减排相关政策日益完善，如《模具行业清洁生产评价指标体系》、《绿色模具制造技术规范》等标准已在行业内推广应用部分地区还提供节能减排专项资金，支持企业开展技术改造先进企业如宁波方正、东莞广成等已获得绿色工厂认证，成为行业标杆环保理念和责任已成为模具企业的核心竞争力之一模具制造成本分析设备成本占总成本的15-25%，包括设备折旧、人工成本管理成本维护、能源消耗占总成本的20-30%，包括设计、加占总成本的10-15%，包括项目管理、工、装配人员工资质量控制、物流等材料成本设计开发成本占总成本的25-35%，包括模具钢材、占总成本的10-20%，包括设计费、试标准件等模费、修改费等模具成本构成受多种因素影响，如模具类型、尺寸、复杂度、精度要求等以中等复杂度的注塑模具为例，材料成本约占30%，人工成本约占25%，设备成本约占20%，管理成本约占10%，设计开发成本约占15%大型复杂模具的设计开发成本比例较高，可达20%以上；而标准化程度高的模具，材料成本比例可能超过35%模具成本控制是企业竞争力的关键据调查，通过设计标准化和模块化可降低成本10-15%；通过工艺优化和自动化可降低成本15-20%；通过供应链管理和材料优化可降低成本5-10%高端模具企业普遍建立了精细化成本管理体系，实现全过程成本可视化和可控性，平均毛利率可比行业平均水平高5-8个百分点模具制造典型案例分析设计阶段周4汽车前保险杠模具设计，尺寸2000×800×600mm，8个分型面，16个滑块采用CATIA设计，结合Moldflow分析优化流道和冷却系统设计周期4周，涉及设计人员6名制造阶段周8采用P20模具钢，总用钢量

5.2吨主要设备包括五轴加工中心、大型电火花机和精密磨床关键工序加工精度控制在±

0.02mm，表面粗糙度Ra

0.4μm制造周期8周，涉及技术工人15名试模阶段周2在1600吨注塑机上试模，首次试模发现4处缺陷，包括一处缩痕、两处熔接线和一处变形经两次修模后产品合格率达98%，成型周期45秒，基本达到设计要求批产阶段模具移交客户后用于大批量生产，年产量约30万件经优化后成型周期缩短至40秒，模具使用寿命达80万模次，客户综合满意度评分92分该保险杠模具总造价约85万元，其中材料成本30万元，人工成本23万元，设备成本18万元，其他成本14万元与同类模具相比，成本节约约12%，交付周期缩短15%，主要得益于合理的设计优化和高效的项目管理从这个案例可以看出，大型复杂模具的成功制造依赖于设计、制造和试模各环节的紧密配合前期设计的充分性和合理性对后续制造效率和产品质量有决定性影响数据显示，此类模具70%的最终成本和性能在设计阶段就已确定，充分验证了上游控制的重要性汽车行业模具应用经典项目套2800车型开发模具需求一款全新乘用车平均需要的模具数量个月18开发周期从设计到量产的典型时间亿元5模具投资一款中型轿车的模具总投资60%国产化率中国品牌汽车使用的国产模具比例汽车行业是模具的最大应用领域之一以某国产品牌紧凑型轿车为例，该车型累计生产超过100万辆，使用冲压模具约600套，注塑模具约400套，总模具投资约

3.5亿元其中车身覆盖件冲压模具是技术难度最高的部分，单套侧围外板模具价值可达300-500万元，精度要求±

0.1mm，表面质量等级达G2级该项目采用了数字化协同设计和制造体系，实现了从产品设计、模具设计到制造的全流程集成冲压模具采用高强度模具钢和热处理工艺，使用寿命达到150万次；注塑模具采用热流道技术和气辅成型工艺，减少废料30%，提高成型效率25%整车模具开发周期缩短至16个月，比行业平均水平减少约2个月，创造了显著的经济效益消费电子模具开发多腔高精度模具工艺模具微型精密模具IMD智能手机外壳典型注塑模具采用8-12腔设计，单模产能模内装饰IMD技术将装饰膜与注塑工艺结合，一次成用于生产耳机接口、连接器等微小电子零件，壁厚最薄提高8-10倍采用S136H模具钢材料，硬度HRC52-型带图案的成品模具需要特殊的压膜结构和精确的温可达

0.25mm，公差控制在±

0.01mm采用特殊加工工54，能够满足超过100万次的模次要求表面经过镜面控系统，确保装饰膜不变形、不起皱该技术广泛应用艺如微细电火花和精密微铣削，模具部分结构尺寸小至抛光处理，粗糙度可达Ra

0.04μm于手机按键、面板等部件

0.2mm消费电子领域对模具提出了极高要求，包括高精度、高光洁度、快速制造和长模具寿命以智能手机为例，一款新机型开发约需200-300套模具，投资1500-2000万元，开发周期紧张，通常要求6-8周内完成消费电子模具行业正向微型化、集成化、智能化方向发展多组分注塑、气辅成型、模内装饰等先进技术应用普及；模具结构从单一功能向多功能集成转变，如注塑-组装一体化模具可降低生产成本20%以上中国在消费电子模具领域已形成完整产业链，深圳、苏州、东莞等地区已成为全球重要的消费电子模具生产基地高效冷却系统设计传统冷却设计局限性创新冷却技术解决方案传统模具冷却通道由直孔组成，存在以下问题现代高效冷却技术主要包括•冷却不均匀，导致产品变形•三维构形冷却沿型腔轮廓布置冷却通道•复杂区域难以布置冷却通道•热管冷却利用相变原理提高传热效率•热点区域散热困难•脉冲冷却通过流体脉动增强换热•冷却效率低，影响生产周期•微通道冷却高密度微细冷却通道传统冷却系统往往成为制约成型效率的瓶颈，尤其对于大型复杂这些先进技术可使冷却效率提高30-50%，成型周期缩短20-产品，冷却时间可占总成型周期的60-70%30%，产品质量显著提升高效冷却系统设计已成为现代模具技术的核心竞争力之一三维构形冷却水路是最具代表性的技术，通过3D打印或特殊加工方法，使冷却通道与型腔轮廓保持一致距离，实现均匀冷却实际应用案例表明，采用构形冷却的汽车仪表板模具冷却时间从35秒降至18秒，生产效率提高约25%模具制造企业典型组织架构高层管理总经理、副总经理及各职能总监中层管理部门经理、项目经理、技术主管一线管理班组长、工段长、设计小组长技术人员设计师、工艺师、数控编程师操作人员数控操作工、模具钳工、装配工模具企业典型组织结构包括设计部、工艺部、生产部、质量部、销售部和行政部等中型模具企业年产值5000万-1亿元通常有员工100-200人，其中技术人员占30-40%，生产操作人员占40-50%，管理和其他人员占10-20%设计人员与生产人员的比例约为1:3-1:4，这一比例在高端模具企业更高模具行业是技术密集型产业，对人才素质要求高设计师通常需要本科以上学历，熟练掌握CAD/CAE软件；高级操作工需要5-8年实践经验；模具钳工需要丰富的装配调试经验据调查，模具行业技术工人薪资水平比普通制造业高20-30%，核心技术人才薪资比普通工程师高50%以上人才培养和激励已成为模具企业发展的关键因素模具制造行业人才培养中国模具出口现状与趋势出口规模出口地区质量提升2023年中国模具出口额达38亿美元，较上年增中国模具主要出口地区为东南亚占35%、北美中国出口模具质量持续提升，高精度模具出口长

7.6%主要出口产品包括塑料模具占45%、占25%、欧洲占20%和中东占10%其中越增速是行业平均水平的2倍部分企业已进入全冲压模具占30%和压铸模具占15%中低端南、泰国、墨西哥等国需求增长最快，年增幅球高端供应链，为通用、大众、苹果等国际知模具出口占比约70%，高端模具约30%，高端模超过15%，主要受产业转移和本地制造业快速名企业供应模具，质量和服务获得认可具出口份额逐年提升发展影响中国已成为全球第二大模具出口国，仅次于德国与德、日等传统模具强国相比，中国模具出口单价较低，平均单价为德国的35-40%，日本的45-50%，但性价比优势明显近年来，在原材料成本上涨和人工成本提高背景下，中国模具企业通过技术升级和智能制造，保持了国际竞争力国际模具产业对比国家/地区技术特点市场定位代表企业德国高精度、高耐久性，注高端汽车和精密机械模Hofmann、重系统集成具Werkzeugbau SiegfriedHofmann日本精密加工、自动化程度电子、光学和精密模具Ogihara、Futaba高，注重细节美国创新设计，CAE应用广航空航天、医疗器械模Roush、Milacron泛，效率优先具中国综合性价比高，产能中低端全领域，高端领银宝山新、宁波模具大，交期灵活域逐步突破意大利设计美学与功能结合，家电、汽车内饰、时尚Giurgola Stampi、注重表面处理产品模具Fratelli Streparava全球模具产业呈现区域化特色明显的发展格局德国以高精密大型模具著称，尤其在汽车覆盖件模具领域处于领先地位，模具使用寿命普遍高出行业平均水平30-50%；日本在微型精密模具和注塑模具领域优势突出，模具精度和表面质量控制堪称典范；美国在模具设计创新和CAE应用方面走在前列，特别是复杂型腔分析和优化各国模具产业管理模式也存在差异德国模具企业注重工匠精神和技术传承，普遍建立完善的技术培训体系；日本企业强调精细化管理和持续改进，广泛应用TPM和改善提案制度；美国企业则更加注重效率和创新，激励机制灵活中国模具企业正在学习吸收国际先进经验，结合自身特点，逐步提升管理水平和技术能力新能源与医疗模具新机遇动力电池模具电池壳体、极片、隔膜等核心部件的精密模具需求快速增长2024年预计市场规模达80亿元，年增长率超过25%典型电池壳体模具精度要求±

0.02mm，使用寿命需达50万次以上电动车轻量化模具碳纤维复合材料模具、铝合金大型结构件模具需求旺盛轻量化车身结构件模具市场年增长率约20%，碳纤维复合材料模具技术含量高，利润率可达30%以上高端医疗器械模具医用导管、注射器、植入物等精密医疗器械模具市场快速扩张2024年市场规模预计达50亿元，年增长率15-20%医疗级模具要求无污染、高精度，认证门槛高生物可降解材料模具PLA、PLLA等生物可降解材料应用于医疗植入物的特种模具市场兴起2024年市场规模约15亿元，技术难度大，附加值高，代表了模具技术新方向新能源和医疗健康产业的快速发展为模具制造业带来了新的市场机遇这些领域对模具提出了更高要求，包括更高精度、更长寿命、更特殊的材料和更严格的认证标准据中国模具工业协会预测，到2025年，新能源和医疗模具市场规模将达到200亿元，成为模具业增长的重要引擎智能制造与工业

4.0智能化生产数字化设计智能装备、机器人应用，柔性生产线建设CAD/CAE/CAM一体化设计平台，数字孪生技术应用网络化协同产业链协同平台，远程服务与维护系统服务化转型数据驱动决策从产品供应商向解决方案提供商转变大数据分析，人工智能预测与优化工业

4.0背景下，模具制造业正经历深刻变革数字化、网络化、智能化成为行业发展主题领先企业已建成数字化车间，实现设计、制造、检测、装配等全流程数据互联互通远程监控和预测性维护技术使设备利用率提高15-20%，生产效率提升25-30%5G、物联网、云计算等新一代信息技术正加速与模具制造融合据调研，已有约35%的规模以上模具企业开展了不同程度的智能制造升级，预计到2025年这一比例将超过60%智能制造不仅提高了生产效率和产品质量，也改变了企业商业模式，从单纯的模具制造向提供整体解决方案转变，创造了新的增长点和竞争优势模具制造常用术语解释分型面浇口抽芯123Parting LineGate Core-pulling模具合模时两部分的接触面，决定了材料进入模具型腔的入口，影响充填用于成型产品内部结构或侧向特征的产品的分界线位置合理设计分型面平衡和表面质量常见浇口类型包括技术抽芯机构包括斜销、液压缸或可减少飞边、提高产品外观质量在点浇口、侧浇口、扇形浇口等，选择气缸驱动等形式，是复杂模具的关键复杂产品中，分型面可能不是平面而取决于产品要求和生产效率部分是空间曲面顶出系统模流分析45Ejection SystemMold FlowAnalysis将成型后的产品从模具中推出的机构包括顶针、顶板、气动使用CAE软件模拟材料在模具中的流动、冷却和变形过程帮顶出等形式，设计需考虑均匀受力和防变形助预测和解决充填不良、翘曲变形等问题，优化模具设计理解专业术语是掌握模具技术的基础除上述术语外，还有型腔Cavity、型芯Core、滑块Slider、热流道Hot Runner、冷却水路CoolingChannel等关键概念这些术语在不同模具类型中可能有细微差别，但基本原理相通模具行业术语既包含传统机械加工概念，也融合了现代材料科学、计算机技术的新词汇随着技术发展，新术语不断涌现，如增材制造Additive Manufacturing、数字孪生Digital Twin等概念正逐步融入模具制造领域，丰富了行业专业词汇体系模具制造发展趋势展望模具制造业正面临多方面变革，未来发展呈现以下趋势一是数字化智能化水平持续提升，数字孪生、云设计、远程监控等技术广泛应用；二是绿色制造理念深入推进，节能减排、材料循环利用成为标准做法；三是个性化定制能力增强，柔性生产线和敏捷制造模式加速普及；四是服务化转型加速，从单纯提供模具产品向提供全生命周期解决方案转变中国模具工业协会预测，到2025年，中国模具产业规模将突破3500亿元，年均增长率保持在6-8%高端模具国产化率将从目前的60%提升至80%以上行业专家指出，数字化转型、技术创新和人才培养是未来模具企业成功的三大关键因素面对全球化竞争和产业变革，中国模具企业需加速转型升级，提升核心竞争力常见问答与难点解析如何选择合适的模具钢材？如何解决注塑模具冷却不均问如何处理模具型腔表面缺陷？题？模具钢选择需考虑产品材料特性、成型表面缺陷处理方法取决于缺陷类型微条件、产量要求和成本因素塑料模常冷却不均主要通过优化冷却水路布局解小划痕可通过精细抛光去除；较深缺陷用P

20、NAK80；冲压模常用SKD

11、决可采用差异化水路设计，热点区域可采用微弧焊补后再精加工；火花痕可DC53；压铸模常用H

13、8407高性增加冷却回路；应用构形冷却技术，使用石油磨料研磨；针对大面积缺陷，可能模具可考虑瑞典进口钢材如S136H、水路贴近型腔轮廓；使用热管、铍铜等考虑激光熔覆或重新加工镶件更换预2083实际选材时需结合产品特性进行高导热材料制作局部镶件；应用防措施包括改进加工工艺和加强操作规综合评估Moldflow等CAE软件进行温度场分析和范优化如何缩短模具开发周期？缩短周期的关键是并行工程和标准化采用CAD/CAE/CAM一体化设计；使用标准模架和标准结构；实施模块化设计，提高零件通用性；应用快速成型和3D打印技术进行验证；建立高效项目管理机制，实现多部门协同典型案例可将开发周期缩短30-40%模具制造过程中的技术难点往往集中在高精度、复杂结构部位的加工和装配环节例如，大型薄壁产品模具容易产生变形问题，可通过预变形设计、渐进式热处理和数字化装配等方法解决；微细结构模具加工精度难以保证，可采用微细电火花和超精密铣削等特种工艺；模具寿命问题则需从材料选择、热处理工艺和表面处理三方面综合改进课程学习资源推荐经典教材在线课程•《注塑模具设计与制造》，周勇等著，机械工业出版社•中国大学MOOC模具设计与制造系列课程•《冲压模具设计与制造》，王新华著，化学工业出版社•华中科技大学注塑模具设计与分析SPOC课程•《压铸模具设计与制造》，田民波等著，机械工业出版社•UG/NX官方视频教程模具设计专题•《模具CAD/CAM技术》，李荣彬著，清华大学出版社•Moldflow官方培训注塑模流分析系列课程•《模具制造工艺学》，杨合著，哈尔滨工业大学出版社•中模协线上培训模具设计师认证课程行业资源•中国模具工业协会官网www.cdmia.com.cn•《模具工业》《模具技术》等专业期刊•DMC中国国际模具技术和设备展览会•模具技术论坛www.mouldforum.com•全国模具标准化技术委员会标准库持续学习是模具行业从业者的必修课除上述资源外，国际模具协会ISTMA和日本模具工业会JDMA等国际组织也提供许多有价值的学习材料建议结合理论学习和实践经验，定期参加行业展会、技术讲座和研讨会，拓宽视野并建立专业人脉模具设计软件提供商如Siemens、Dassault等公司也提供大量官方学习资源，包括操作手册、案例库和认证培训对于专业人士，建议参加相关职业资格认证，如模具设计师、高级模具工等，这些认证在行业内具有较高认可度，有助于职业发展总结与交流基础知识掌握模具定义、分类、结构与材料设计制造理解设计流程、制造工艺与质量控制先进技术了解数字化、智能化与创新工艺发展趋势把握行业方向、市场机遇与挑战本课程系统介绍了模具制造的基本概念、核心技术和发展趋势我们学习了从模具基础知识到先进制造工艺的各个方面，探讨了模具在汽车、电子等领域的应用案例，分析了行业现状和未来发展方向希望通过这些内容，您能够建立起模具制造的知识框架，为进一步学习和实践奠定基础感谢各位的参与和关注！课程虽然结束，但学习永不停止模具制造是一门实践性很强的学科，建议将所学知识与实际工作相结合，在实践中不断深化理解和提升技能如有任何问题或建议，欢迎随时交流讨论祝愿各位在模具制造领域不断进步，取得更大的成就！。