模具制造是指将原材料(如钢材、塑料等)加工成具有特定形状、尺寸和精度的模具的过程。)通过一系列的加工工艺。模具是工业生产中批量生产产品的关键工艺设备，几乎所有工业领域(如汽车、电子、家用电器、医疗器械等)都离不开模具。无论是金属制品的冲压成型，还是塑料制品的注塑成型，模具都起着“母模”的作用，其质量直接决定了最终产品的精度、性能和生产效率。

一、模具制造的工艺步骤

模具制造是一项系统工程，从设计到成品需要经过多个精 确的环节，具体流程如下：

产品分析和模具设计

首先要分析目标产品的结构，明确其尺寸、精度、材料和生产批次的要求。设计者通过 CAD(电脑辅助设计)软件(例如 AutoCAD、UG、Pro/E 等。)绘制模具三维模型，包括型腔、型芯、导向机构、顶出机构等关键部件的结构，并进行模拟仿真(如模流分析)，优化模具结构，避免成型缺陷(如气泡、收缩痕迹)。设计完成后，需要生成详细的零件图纸和组装图纸作为后续加工的依据。

选材和备料

根据模具的使用场景选择合适的材料(如冲压模具需要承受高强度冲击，注塑模具需要耐温耐磨)。常见的模具材料包括:冲压模具多采用 Cr12、Cr12MoV 等待合金工具钢；常用的注塑模具 S136、718H 等预硬钢或 H13 热模钢；可选用简易模具； 45# 钢铁或铝合金。选材后，经锯床、铣床等设备初步切割，得到符合毛坯尺寸的材料。

毛坯预处理

为了提高材料的机械性能(如硬度和韧性)，有必要对空白进行热处理。例如，冲压模具的空白经常被调整(淬火 + 高温回火)，提高其强度和耐磨性；注塑模具的预硬钢需要经过时效处理，以稳定其尺寸精度。此外，还需要清洁空白的表面(如去除氧化皮肤和油污)，为后续加工做准备。

精密加工

通过各种加工设备，将毛坯加工成符合设计要求的零件，是模具制造的核 心环节：

   铣削加工：使用数控铣床（CNC）对毛坯进行平面、曲面或复杂轮廓的加工，可以达到精度 0.01mm 级别，适用于型腔、型芯的初步成型。

   磨削加工：通过平面磨床、外圆磨床等设备对零件表面进行精磨，使表面粗糙度达到 Ra0.8μm 下面，确保模具的配合精度。

   电火花加工（EDM）：利用电极与工件之间的电火花放电腐蚀作用，加工复杂型腔或深槽(如注塑模具的异形孔、冲压模具的窄缝)，可以达到精度。 0.005mm。

    线切割加工（WEDM）：特别适用于复杂形状的轮廓切割，通过金属丝(如钼丝)的电火花切割，加工高精度的异形零件(如冲压模具的凸模和凹模)。

     钻孔和镗孔：针对模具定位孔、螺孔等，采用钻床、镗床加工，确保孔的位置精度和垂直度。

装配与调试

模具零件(如型腔、型芯、导向柱、顶出杆等。)加工后按装配图组装，确保各部件配合准确(例如，导向间隙控制在 0.01-0.03毫米)。组装完成后，需要在试模机上进行调试:对于冲压模具，需要测试冲压件的尺寸精度和表面质量，调整冲压间隙；对于注塑模具，注塑参数(如温度、压力、时间)应通过试模优化，以确保塑料零件没有缺陷。如果发现问题(如尺寸偏差、卡滞)，需要拆卸后重新加工或调整，直至符合要求。

表面处理和验收

根据需要对模具进行表面处理，例如氮化处理(提高表面硬度和耐磨性)、镀铬(增强耐腐蚀性)或抛光(降低表面粗糙度，便于脱模)。最终，根据设计图纸和行业标准(例如 GB/T、ISO）进行验收，检查模具尺寸精度、表面质量、装配精度和试模效果，合格后方可交付使用。

二、模具制造的核 心工艺

CNC加工技术（CNC）

数控加工是模具精密制造的基础，通过计算机程序控制机床运动，实现自动化和高精度加工。其优点是可以加工复杂的曲面(如汽车覆盖模具的三维曲面)，重复定位精度达到 0.002mm；通过 CAM(计算机辅助制造)软件自动生成加工程序，减少人工干预，提高加工效率和一致性。常用的数控加工设备包括立式加工中心(用于型腔加工)、卧式加工中心(用于大型模具零件加工)和五轴加工中心(用于复杂空间曲面加工)。

电火花加工（EDM）

电火花加工适用于加工传统切割方法难以处理的硬脆材料或复杂型腔，其原理是利用脉冲电流产生的高温熔化工件材料。在模具制造中，注塑模具的型腔和型芯经常用于电火花成型加工，可以实现复杂形状的“无刀痕”加工；电火花线切割多用于冲压模具的凹模加工，特别适用于高硬度材料(如淬火工具钢)的精密切割，加工精度可达±0.001mm。

磨削加工

磨削是模具零件精加工的关键技术。工件表面通过砂轮的高速旋转进行切削，可以达到极高的尺寸精度(IT5-IT7) 等级)和表面质量(Ra0.1-0.8μm）。平面磨削用于模具模板的平面加工，以保证模板的平行度和平面度；外圆磨削用于加工导向柱、顶杆等圆柱形零件，以保证其圆度和直线度；成型磨削可以加工模具的刀刃、凸台等复杂的异形轮廓。

模具热处理工艺

热处理是提高模具性能的核 心环节。通过控制加热、保温和冷却过程，可以改变材料的内部组织，从而获得所需的机械性能。例如:

淬火 + 回火：使模具钢具有高硬度(HRC55-60)和耐磨性，适用于冲压模具的刃口部分。

渗碳 + 淬火：在模具表面形成高硬度渗碳层(HRC58-62)，保持心部韧性，适合承受冲击载荷的模具(如汽车冲压模)。

及时处理：对于预硬钢(例如通过低温时效(120-180℃)消除内应力，稳定尺寸，避免模具在使用过程中变形。

试模和优化工艺

试模是验证模具质量的最终环节，通过模拟实际生产条件(如冲压速度、注塑压力)来检测模具的成型效果。在试模过程中，技术人员应通过调整模具结构(如修改型腔尺寸)或工艺参数(如调整顶出位置)来优化产品的尺寸偏差、表面缺陷(如飞边、缩孔)等问题。这个过程直接影响模具的生产稳定性，是保证合格产品批量生产的关键。

简而言之，模具制造是一个集设计、材料、加工和组装于一体的精密制造领域。其工艺严谨，工艺复杂，对技术和设备要求极高。随着智能制造技术的发展(例如 3D 打印模具，数字孪生试模)，模具制造正朝着更高效、更精 确、更智能的方向发展，为工业生产提供更好的工艺设备。