第一部分 模具的概念及分類
一、模具
模具屬于精密機械產(chǎn)品，它主要由機械零件和機構(gòu)組成，如成形工作零件、導向零件、支承零件、定位零件及送料機構(gòu)、抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)等。
模具與相應的成形設(shè)備（如沖床、塑料注射機、壓鑄機等）配套使用時，可直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對位置和性能，使之成形為合格的制件。
二、模具的分類
總體上說，模具可分為兩大類：金屬材料制件成形模具，如沖模、鍛模、壓鑄模等；非金屬材料制件成形模具，如塑料注射模、壓鑄模和壓注模，橡膠制件、玻璃制件和陶瓷制件成形模具等。
模具的具體分類方法很多，常用的有：按模具結(jié)構(gòu)形式分，沖�？煞譃閱喂ば蚰！秃夏�、級進模等；塑料�？煞譃閱畏中兔嫠芰夏�、雙分型面塑料模等。按工藝性質(zhì)分，沖模可分為沖孔模、落料模、拉深模、彎曲模；塑料�？煞譃閴嚎s模、壓注模、注射模等。
常用模具的分類可如下所示：
第二部分 模具的基本結(jié)構(gòu)
本部分主要介紹生產(chǎn)中應用廣泛的冷沖模和塑料模的基本結(jié)構(gòu)。
一、沖模的基本結(jié)構(gòu)
沖模的類型雖然很多，但任何一副沖模都是由上模和下模兩部分組成。上模通過模柄或上模座安裝在壓機的滑塊上，可隨滑塊上下運動，是沖模的活動部分；下模通過下模座固定在壓機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。
上圖所示是一副零部件比較齊全的沖制墊圈的復合沖模。
1、上模的組成：上模由模柄8、上模座7、墊板6、凸模固定板5、沖孔凸模1、落料凹模2、推件裝置（由打桿9、推板10、連接推桿11和推塊12構(gòu)成）、導套4及聯(lián)接用螺釘和銷釘?shù)攘悴考M成。
2、下模的組成：下模由凸凹模16、卸料裝置（由卸料板15、卸料螺釘21、彈簧22構(gòu)成）、導料銷14與20、擋料銷13、凸凹模固定板17、墊板18、下模座19、導柱3及聯(lián)接用螺釘和銷釘?shù)攘悴考M成。
3、工作原理：工作時，條料沿導料銷14、20送至擋料銷13處定位，開動壓力機，上模隨滑塊向下運動，具有鋒利刃口的沖孔凸模1、落料凹模2與凸凹模16一起穿過條料使制件和沖孔廢料與條料分離而完成沖裁工作。滑決帶動上�；厣龝r，卸料裝置將箍在凸凹模上的條料卸下，推件裝置將卡在落料凹模與沖孔凸模之間（即箍在沖孔凸模上）的制件推落在下模面上，而卡在凸凹模內(nèi)的沖孔廢料是在一次次沖裁過程中由沖孔凸模逐次從凸凹模內(nèi)向下推出的。將推落在下模上面的制件取走后又可進行下一次沖壓循環(huán)。
根據(jù)各零部件在模具中所起的作用不同，一般又可將沖模分成以下幾個部分：
1） 工作零件：直接使坯料產(chǎn)生分離或塑性成形的零件，如上圖所示中的凸模1、凹模2、凸凹模16。工作零件是沖模中最重要的零件。
2） 定位零件：確定坯料或工序件在沖模中正確位置的零件，如上圖所示中的擋料銷13、導料銷14與20。
3） 壓料、卸料零件：這類零件起壓住坯料的作用，并保證把箍在凸模上或卡在凹模內(nèi)的廢料或制件卸下，以保證沖壓工作能繼續(xù)進行，如上圖所示中的卸料板15、卸料螺釘21、彈簧22、打桿9、推板10、連接推桿11、推件塊12。
4） 導向零件：確定上、下模的相對位置并保證運動導向精度的零件，如上圖所示中導柱3、導套4。
5） 固定零件：將上述各類零件固定在上、下模上以及將上、下模固定在壓機上的零件，如上圖所示中固定板5與17、墊板6與18、上模座7、下模座19、模柄8。這些零件是沖模的基礎(chǔ)零件。
6） 其他零件：除上述零件以外的零件，如緊固件（主要有螺釘、銷釘）。
當然，不是所有的沖模都具備上述各類零件，但工作零件和必要的固定零件是不可缺少的。
二、塑料模的基本結(jié)構(gòu)
任何一副塑料模的基本結(jié)構(gòu)，都是由動、定�；蛏�、下模兩部分組成。對固定式塑料模，定模一般固定在成型設(shè)備的固定模板（或下工作臺）上，是模具的固定部分；而動模一般固定在成型設(shè)備的移動模板（或上工作臺）上，可隨移動模板往復運動，是模具的活動部分。成型時動模與定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模與定模分開取出制件。對移動式塑料模，模具一般不固定在成型設(shè)備上，在設(shè)備上成型后用手工移出模具，再用卸模工具打開上、下模取出制件。
上圖所示是一副典型的塑料注射模。
1、 定模的組成：定模由定模座板9、凹模5、定模板10、定位圈7、澆口套8等零件組成。
2、 動模的組成：動模由動模板11、型芯4、導柱3、支承板12、動模支架13、推桿2、拉料桿1、推桿固定板14、推板15等零件組成。
3、 分型面：動模與定模之間的接合面A-A分型面。
4、 模具的安裝：模具用定位圈7在注射機上定位，并通過定模座板9和動模支架13用螺釘和壓板分別固定在注射機的固定模板和移動模板上。
5、 工作原理：注射成型前，模具在注射機合模裝置的作用下閉合并被鎖緊。成型時，注射機從噴嘴中注射出的塑料熔體通過模具澆口套8及分型面上的流道進入型腔并經(jīng)過保壓、補縮和泠卻定型后，注射機的合模裝置便帶動動模左退，從而使動模與定模從分型面A-A處開啟。由于塑料冷卻后對型芯具有包緊作用及拉料桿1對流道凝料的拉料作用，模具開啟后塑件和流道凝料將留在動模一邊。當動模開啟到一定位置時，由推桿2、拉料桿1、推桿固定板14和推板15組成的推出機構(gòu)將在注射機合模裝置的頂桿作用下與動模其他部分產(chǎn)生相對運動，于是制件和流道凝料便會被推桿和拉料桿從型芯和分型面流道中推出脫落，從而完成一個注射成型過程。
分析上圖所示塑料模結(jié)構(gòu)可以看出，塑料模都可以看成由如下一些功能相似的零部件構(gòu)成：
1） 成型零件：直接與塑料接觸，并決定塑件形狀和尺寸精度的零件，也即構(gòu)成型腔的零件。如上圖所示中的型芯4、凹模5，它們是模具的主要零件。
2） 澆注系統(tǒng)：將塑料熔體由注射機噴嘴或模具加料腔引向型腔的一組進料通道。如上圖所示中的澆口套8及開設(shè)在分型面上的流道。
3） 導向零件：用來保證動、定�；蛏稀⑾履Ｖg合模時的相對位置，以保證塑件尺寸和尺寸精確度的零件。如上圖所示中的導柱3及定模板10上的導向孔。
4） 推出機構(gòu)：用于在開模過程中將塑件及流道凝料從成型零件及流道中推出或拉出的零部件。如上圖所示中的推出機構(gòu)由推桿2、拉料桿1、推桿固定板14、推板15組成。
5） 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)：在開模推出塑件前，用來抽出側(cè)型芯的零部件。
6） 排氣系統(tǒng)：在成型過程中用來排出型腔中的空氣及塑料本身揮發(fā)出來的氣體的結(jié)構(gòu)。排氣系統(tǒng)可以是專門設(shè)置的排氣槽，也可以是型腔附近的一些配合間隙。如上圖所示中的排氣系統(tǒng)是利用分型面及型芯與推桿之間的間隙進行排氣的。
7） 冷卻與加熱裝置：用以滿足成型工藝對模具溫度要求的裝置。冷卻時，一般在模具型腔周圍開設(shè)冷卻通道，而加熱時，則在模具內(nèi)部或周圍安裝加熱元件。如上圖所示中的模具是注射成型熱塑性塑料，模具一般不需要專門加熱，但在型芯和凹模上分別開設(shè)了冷卻通道6，以加快塑件的冷卻定型速度。
8） 支承與固定零件：主要起裝配、定位和聯(lián)接的作用。如上圖所示中的定模座板9、定位圈7、定模板10、動模板11、支承板12、動模支架13及螺釘、銷釘。
塑料模就是依靠上述各類零件的協(xié)調(diào)配合來完成塑件成型功能的。當然，并不是所有的塑料模均具有以上各類零件，但成型零件、澆注系統(tǒng)、推出機構(gòu)和必要的支承固定零件是必不可少的。
第三部分 模具工程
模具工程是將與模具有關(guān)的成形機械設(shè)備、加工的原材料、制件、成型加工工藝、模具設(shè)計與制造、材料與成本、精度與壽命、安裝與調(diào)試、使用和維護以及模具標準化等各方面的問題系統(tǒng)地進行研究的學科，了解它們之間的關(guān)系，掌握其客觀規(guī)律。因此，模具工程就是研究模具及相關(guān)問題的系統(tǒng)工程。
在制件生產(chǎn)過程中，從原材料到制件，中間必須經(jīng)過制件的生產(chǎn)系統(tǒng)；制件的生產(chǎn)系統(tǒng)要求制訂合理而完善的制件生產(chǎn)工藝；而現(xiàn)代大規(guī)模的制件生產(chǎn)必然需要模具成形加工；正確的模具成形加工工藝、高效率的成形機械設(shè)備、先進的模具是影響制件生產(chǎn)的三大重要因素。
模具對成型加工工藝的實現(xiàn)，保證制件的形狀、尺寸及公差起著極重要的作用；高效全自動的設(shè)備只有配備了適應自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮其效能；產(chǎn)品的更新也是以模具制造和更新為前提的。
模具作為生產(chǎn)用精密、高效的工藝裝備，本身也是一種精密的機械產(chǎn)品。該機械產(chǎn)品能否滿足對其使用性能和成形精度的要求，必須解決好模具設(shè)計與制造、精度與壽命等各方面與模具相關(guān)的問題。
如上圖所示，模具作為中心議題，可以細分成模具設(shè)計、制造、材料、成本、精度、壽命、安裝、使用，以及標準化等各方面問題。模具設(shè)計是模具制造的基礎(chǔ)，合理正確的設(shè)計是正確制造模具的保證；模具制造技術(shù)的發(fā)展對提高模具質(zhì)量、精度以及縮短制造模具的周期具有重要的意義；模具的質(zhì)量、使用壽命、制造精度及合格率在很大程度上取決于制造模具的材料及熱處理工藝；模具成本直接關(guān)系到制件的成本以及模具生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益；模具工作零件的精度決定制件的精度；模具的壽命又與模具材料及熱處理、模具結(jié)構(gòu)以及所加工制作材料等諸多因素有關(guān)；模具的安裝與使用直接關(guān)系到模具的使用性能及安全；而模具的標準化是模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)，對大規(guī)模、專業(yè)化生產(chǎn)模具具有極重要的作用，模具標準化程度的高低是模具工業(yè)發(fā)展水平的標志。
第四部分 發(fā)展中的模具先進制造技術(shù)
一、 模具加工的前沿技術(shù)——高速數(shù)控加工
高速數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)是①高速主軸及高速進給驅(qū)動系統(tǒng)機床；②高速加工刀具系統(tǒng)；③基于CAD/CAM自動化數(shù)控編程
1、 高速數(shù)控切削
主要針對車削和銑削。一般高速數(shù)控切削的主軸轉(zhuǎn)速比普通數(shù)控切削轉(zhuǎn)速高1～10倍。高速數(shù)控切削的另一個內(nèi)涵是采用高的進給速度。維持切削力不變，提高轉(zhuǎn)速就能夠提高切除率，減少切削時間；維持進給速度在普通切削水平，提高轉(zhuǎn)速就能夠降低切削力，可以加工較細或較薄的模具零件。
高速主軸是高速數(shù)控切削的首要條件。目前主軸轉(zhuǎn)速可達100000轉(zhuǎn)/min，高速切削速度在5～100m/s。完全可以達到模具零件的鏡面車削和鏡面銑削。
1）高速主軸有以下幾種漸變形式
(1)保持架采用陶瓷的滾珠軸承高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度達0.5μm，轉(zhuǎn)速達到15000轉(zhuǎn)/min以上
(2)采用液體靜壓軸承的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度在0.2μm以下，轉(zhuǎn)速達到100000轉(zhuǎn)/min。
(3)采用空氣靜壓軸承的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度可在50nm以下，轉(zhuǎn)速可高達200000轉(zhuǎn)/min。正在開發(fā)之中。
(4)采用磁懸浮軸的高速電動主軸，主軸回轉(zhuǎn)精度可達0.2μm，剛性非常好。正在開發(fā)之中。
2） 高速數(shù)控切削機床的結(jié)構(gòu)
(1)進給驅(qū)動系統(tǒng)的高速化，即采用大導程滾珠絲杠和高速伺服電機；直線電機和精密直線導軌。進給速度可達60～120m/min。
(2)運動部件輕量化和伺服進給控制精密化。
(3)已研制出三、四、五軸聯(lián)動高速數(shù)控切削機床。可加工復雜型面的模具。
(4)新運動原理機床：高速數(shù)控切削領(lǐng)域出現(xiàn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的六桿機床、三桿五軸機床和四桿機床。正在不斷完善和發(fā)展之中。
3） 高速數(shù)控切削刀具系統(tǒng)
(1)刀具材料：有鍍膜的和未鍍膜的硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、氧化鋁基和氧化硅基陶瓷、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼等。
(2)刀柄結(jié)構(gòu)：要求具有很高的幾何精度和裝夾重復精度、很高的裝夾剛度和高速運轉(zhuǎn)時的完全可靠性。
(3)安裝刀具的模塊化：有典型的HSK型刀柄及其連接結(jié)構(gòu)、液壓膨脹夾頭等。
4） 高速數(shù)據(jù)切削發(fā)展趨勢
研制大功率高速主軸，功率≥100kW，轉(zhuǎn)速≥100000轉(zhuǎn)/min。
2、 高速數(shù)控磨削關(guān)鍵技術(shù)
1） 高速主軸
要求具有高速動平衡，可采用機電動平衡系統(tǒng)或電液動平衡系統(tǒng)。
2） 高速數(shù)控磨床結(jié)構(gòu)
組合多種磨削功能，具有高動態(tài)精度、高阻尼、高抗振、高穩(wěn)定性、高自動化和高可靠性。
3） 高速數(shù)控磨削砂輪
要求整體具有很高的機械強度，高速時完全可靠，外觀鋒利，結(jié)合劑必須具有很高的結(jié)合強度和耐磨性以減少砂輪的磨損，高速砂輪采用等強度來設(shè)計優(yōu)化結(jié)構(gòu)和形狀。
4） 冷卻系統(tǒng)
要求冷卻液具有較高的熱容量和熱傳導率以提高冷卻效率，能承受較高的壓力，有良好的過濾性、良好的防腐性和高附著力，有較高的穩(wěn)定性，不起泡，不變色，對健康無害，易于清洗，有利于環(huán)境保護。
5） 高速數(shù)控磨削的發(fā)展趨勢
研制大功率高速主軸，研制適應高速磨削的新型砂輪，改進磨床結(jié)構(gòu)，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，磨速向超音速發(fā)展達250～350m/s以上。
3、 基于CAD/CAM自動化數(shù)控編程
高速數(shù)控加工作為模具加工的前沿技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)之一就是采用先進的CAD/CAM集成設(shè)計和制造系統(tǒng)，進行圖形交互的自動數(shù)控編程，這種方法速度快、精度高、直觀、使用簡便和便于檢查。而解決高速數(shù)控加工編程的關(guān)鍵是NURBS插補技術(shù)，其特點如下：
(1)可以在NC控制器下進行樣條曲線插補計算。
(2)減少數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。
(3)在CAD-CAM-CNC之間進行數(shù)據(jù)的精確傳遞。
(4)易于生成光順的刀具軌跡。這對加工高質(zhì)量的復雜型面的模具極為有利。
二、 快速成形與快速制模技術(shù)
快速成形技術(shù)又稱快速原型制造技術(shù)（即RPM技術(shù)），誕生于上世紀80年代后期，是基于材料累加成形的一種高新制造技術(shù)，被認為是20世紀制造領(lǐng)域的一次革命性突破。據(jù)專家估計，它的發(fā)展速度比當年數(shù)控技術(shù)的發(fā)展更快�？焖俪尚渭夹g(shù)是將CAD、CAM、CNC、精密伺服驅(qū)動和新材料等技術(shù)集于一體的先進技術(shù)，它的成形過程是：依據(jù)計算機上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型，對其進行分層切片，得到各層截面的輪廓，再依不同工藝將不同的材料逐層疊加形成，從而得到三維實體產(chǎn)品。
雖然快速成形技術(shù)問世時間不長，但由于它對制造業(yè)帶來的巨大效益使得這一技術(shù)的應用日益廣泛，特別是給模具的設(shè)計與制造帶來了一次飛躍。在各種包裝制品的成型過程中，大量使用了各種不同的模具，比如注射模具、吸塑模具和紙漿模塑模具等等。由于快速原型制造（RPM）這一新技術(shù)的應用，使包裝模具的設(shè)計與制造逐步趨向于數(shù)字化、快速化，使模具制造在縮短周期，降低成本的進程中，大大前進了一步。
三、結(jié)束語
模具先進制造技術(shù)種類繁多，幾乎大部分的先進制造技術(shù)都可以應用到模具制造中，而且在不斷發(fā)展之中，在此不可能盡數(shù)概述。從我國的國情出發(fā)，所有模具企業(yè)都盡快采用高速數(shù)控加工技術(shù)是不現(xiàn)實的，因為設(shè)備及技術(shù)裝備費用昂貴。而適當采用相對廉價的面向快速制造的特種加工技術(shù)，而值得某些模具企業(yè)考慮。從不同角度講，除了上述發(fā)展中的模具先進制造技術(shù)以外，還有模具反求工程技術(shù)(Reverse Engineering)、模具虛擬制造技術(shù)(Virtual Manufacruring)、模具柔性制造技術(shù)(FMS)和模具集成制造技術(shù)(CIMS)等。而有人提出，下一代的先進制造技術(shù)采用可重構(gòu)和可擴展的制造設(shè)備和系統(tǒng)、知識供應鏈和獨立制造島等。
第五部分 我國模具工業(yè)20年發(fā)展及未來20年發(fā)展方向
一、概述
模具，是金屬與非金屬壓力成形加工工藝系統(tǒng)的專業(yè)工藝裝備（工裝），是專用成型工具，是專用技術(shù)產(chǎn)品。
模具實現(xiàn)工業(yè)化和商品化生產(chǎn)，是制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進步和水平的標志，是制造業(yè)現(xiàn)代化的工藝基礎(chǔ)。
現(xiàn)代模具設(shè)計與制造技術(shù)，涉及機械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、工程管理等學科專業(yè)范圍。
模具生產(chǎn)（設(shè)計與制造）技術(shù)，可略分為下列三個階段，即：
1．手工作坊制造階段；主要依賴模具工人的手工技藝。只能制造單工序沖模，膠木壓模等簡單模具。
2．工業(yè)化生產(chǎn)階段：采用通用切削機床和電火花機床，實現(xiàn)機械化，標準化生產(chǎn)技術(shù)。模具型件成形加工精度已可達0.0xmm級；其通用零部件已制訂成標準，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，縮短了模具制造周期（一般為3~4個月）。
此間，已能設(shè)計和制造中大型、較復雜、精度較高的各種類模具。
3．現(xiàn)代化生產(chǎn)階段：采用數(shù)控加工設(shè)備，在高度標準化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了模具CAD/CAE/CAM生產(chǎn)，其型件加工精度已可達微米級，按模具大小和復雜程度，生產(chǎn)周期已達90~20天或更短。模具標準化，對只能進行單件生產(chǎn)的模具，則具有特殊的技術(shù)、經(jīng)濟意義。其內(nèi)容包括：模具設(shè)計參數(shù)的規(guī)范化：通用零部件的標準化、參數(shù)化；系列化產(chǎn)品生產(chǎn)用模具的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原型設(shè)計及其參數(shù)。這是實現(xiàn)模具CAD/CAE/CAM的必備條件。
研究高精、高效CNC機床加工的工藝，降低作業(yè)量，是提高模具工藝水平的關(guān)鍵技術(shù)；試驗、研究易切削、耐高溫、耐磨模具材料是提高模具使用性能的技術(shù)基礎(chǔ)；研究單件生產(chǎn)過程的控制與管理理論、模式、方法，對模具企業(yè)則具有特殊的技術(shù)、經(jīng)濟意義。
所以，在未來20年內(nèi)，試驗、研究模具生產(chǎn)技術(shù)、模具高性能材料和模具生產(chǎn)過程的控制與管理，不斷提高、發(fā)展模具專業(yè)工作的水平，是非常重要、非常必要的。
二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應用針對各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和新產(chǎn)品試制，應用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射模或壓鑄模等，應當是未來5~20年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。
自上世紀80年代初（1980~2003年）到現(xiàn)在，國外模具發(fā)達國家的模具生產(chǎn)技術(shù)，隨著信息與電子工程中計算機工業(yè)和NC、CNC機床工業(yè)的進步，有了長足的發(fā)展，如：
1．在廣泛采用加工中心（MC）和普及CAD/CAM的基礎(chǔ)上，一些先進企業(yè)已普及了高速成形銑削工藝和模具CAD/CAE/CAM一體化生產(chǎn)技術(shù)。其中，MC和CNC坐標磨已成為廣泛采用的通用生產(chǎn)裝備；模具CAD/CAE/CAM一體化生產(chǎn)技術(shù)，已成為模具設(shè)計、制造過程中關(guān)鍵性的核心技術(shù)。
2．在IT技術(shù)和模具CAE軟件應用的基礎(chǔ)上，一些先進企業(yè)已實現(xiàn)遠程設(shè)計、資源共享，以及建立在核心技術(shù)CAD/CAE/CAM基礎(chǔ)上的虛擬設(shè)計與制造。所謂虛擬設(shè)計與制造，是指應用模具CAE軟件，通過仿真或模擬塑件、金屬板材成形件的成形過程，優(yōu)化型件結(jié)構(gòu)、注射澆口與流道、冷卻水道、分型與抽芯等模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，以減少試模、修模次數(shù)，提高模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。
3．一些專業(yè)化模具企業(yè)，在高度標準化、通用化、全面實現(xiàn)CAD/CAE/CAM（企業(yè)核心生產(chǎn)技術(shù)）的基礎(chǔ)上，已從單件生產(chǎn)方式趨于無研、拋作業(yè)、工藝過程可控的集成、流水線型的生產(chǎn)方式。
在模具生產(chǎn)線上，為優(yōu)化型件制造工藝，還配制了具有組合加工工藝的CNC機床，如：成形銑削和電火花加工，成形銑削和激光加工，成形銑削和深孔加工等等。
4．近10余年來，應用快速原型制造（RPM）技術(shù)和硅橡膠應用技術(shù)相結(jié)合，快速制造小型塑料注射模、壓鑄模等成型模，已獲得了應用，以適應市場多樣化和產(chǎn)品試制的快速制造模具的要求。此外，多腔、多色、多種材料的塑料注射模，在國外已較常見。
5．近年來，采用摻有Zn、Cu、Mg、Mn元素的鋁合金材料制造塑料注射模、吹塑模日趨增多。這是一大變革。如德國Hoogovens公司生產(chǎn)的三種鋁合金系列：Hokotol、Weldura和Gianta具有重量輕（比重為鋼的1/3）；切削拋光性能好，（許用切削速度為鋼的5倍）；傳熱系數(shù)比鋼高4倍，這可使塑件成形周期大幅縮短，并簡化冷卻系統(tǒng)，其導電率比鋼高10倍，有利于電加工。
同時，鋁合金性能可滿足企業(yè)塑料注射模型件強度、耐磨耐蝕要求。且可軋成300~800mm厚的模塊，其基本組織均勻、變形小，加工尺寸穩(wěn)定。
關(guān)于我國模具工業(yè)發(fā)展和進步的問題。在中國模具工業(yè)協(xié)會（1984年10月成立）和全國模具標準化技術(shù)委員會（1983年4月成立）相繼成立以后，很快形成了我國模具工業(yè)的發(fā)展高潮，僅用近20年時間，即形成了我國模具工業(yè)體系。此間——
1．中國模具工業(yè)協(xié)會成立前后，很多省、市也相繼成立了模協(xié)，從而形成了模具行業(yè)組織體系。
2．建立起了我國模具技術(shù)標準體系和模具標準件生產(chǎn)及商品化供應體系。
3．相繼建立了近20000個模具及與之相配套的企業(yè)，形成了中國模具工業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。其中，10~15％的模具生產(chǎn)企業(yè)已配置了加工中心（MC）和模具CAD/CAM系統(tǒng)。中小模具生產(chǎn)企業(yè)中用的模架、導向件、模板等標準零部件的覆蓋率已達到60％以上。
4．在中專、大專院校中建立了模具技術(shù)專業(yè)，從事模具技術(shù)人才培養(yǎng)和生產(chǎn)技術(shù)試驗、研究工作；在技工學校的基礎(chǔ)上，建立了許多培養(yǎng)、培訓模具工人的職業(yè)培訓機構(gòu)，即形成了模具技術(shù)人才的教育與培訓體系。
近20年來，盡管我國模具工業(yè)建設(shè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已具有相當大、相當高的能力和水平，但與模具工業(yè)發(fā)達國家相比，在模具生產(chǎn)技術(shù)、模具企業(yè)管理和模具生產(chǎn)過程的控制與管理，模具生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)軟件與工具配套諸方面，差距仍然很大，尚不在同一個水平、同一平臺上，差距主要為：
1．模具技術(shù)人才的生產(chǎn)經(jīng)驗和生產(chǎn)知識、技術(shù)以及模具生產(chǎn)過程中的核心技術(shù)CAD/CAE/CAM的水平和內(nèi)涵還不及模具發(fā)達國家。
模具是專業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，是只能進行單件生產(chǎn)的成形工具，工業(yè)發(fā)達國家每年需設(shè)計、制造百萬副以上模具。顯然，模具設(shè)計與制造過程中的經(jīng)驗與技術(shù)則是非常重要的基礎(chǔ)。而由經(jīng)驗、技能沉淀、固化成的生產(chǎn)知識或形成的傳統(tǒng)技術(shù)，則更是模具生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵、核心技術(shù)。模具CAD/CAE/CAM生產(chǎn)技術(shù)，當然也是為此形成的，或是建立在長期積累的生產(chǎn)經(jīng)驗——生產(chǎn)知識的基礎(chǔ)上形成的。所以，盡快研究、掌握模具生產(chǎn)經(jīng)驗、技能，及以之固化成的知識，并使之形成模具設(shè)計與制造的專家系統(tǒng)或生產(chǎn)傳統(tǒng)，是今后10~20年間必須解決的問題和任務。
2．模具企業(yè)管理，模具生產(chǎn)過程的控制與管理，也遠不及模具發(fā)達國家模具企業(yè)精細、嚴謹、科學、效率高。
德國、美國、日本等國家模具企業(yè)是以質(zhì)量、合理利益為用戶服務，以建立企業(yè)信譽為宗旨，來組織教育員工、管理企業(yè)；以每副模具為計劃項目，并以生產(chǎn)過程中為控制與管理單元，達到控制和保證每副模具的質(zhì)量與性能。因此，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和引進科學管理經(jīng)驗，以便在合理、節(jié)約企業(yè)資源的條件下，適時提升企業(yè)生產(chǎn)管理水平和經(jīng)營理念，實現(xiàn)高效率運行。我國模具企業(yè)數(shù)量龐大，且多為新建的家庭式企業(yè)或由計劃經(jīng)濟條件下轉(zhuǎn)型的企業(yè)。引進或創(chuàng)新企業(yè)管理的科學方法與機制緩慢，受到人才、觀念、習慣、投入和體制等多方制約。致使企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營服務運行機制落后，不能充分、合理利用企業(yè)擁有的高效、高精生產(chǎn)裝備等資源，造成了許多不必要的浪費。此外，由于掌握模具制造質(zhì)量的能力較低和不適當?shù)难娱L模具生產(chǎn)周期，造成了有的模具企業(yè)與用戶之間不該發(fā)生的合同糾紛。因此，研究或引進專用模具單件生產(chǎn)的管理與控制理論、模式、科學方法和軟件，培養(yǎng)或引入規(guī)范、法規(guī)、轉(zhuǎn)變或改造家庭式企業(yè)的體制、管理模式、習慣和觀念，是今后10~20年間提高企業(yè)管理水平和企業(yè)素質(zhì)必須要解決的問題。
三、模具市場需求分析
模具應用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產(chǎn)品構(gòu)件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成。因此，凡制造業(yè)發(fā)達的國家，模具市場均極為廣闊；凡模具發(fā)達國家，制造業(yè)也必定很發(fā)達和繁榮，也必定擁有國內(nèi)、國外兩個市場。所以，模具產(chǎn)業(yè)是國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術(shù)資源。
1．市場對模具的基本要求。
（1）模具的精度、質(zhì)量和使用性能，必須達到用戶或相應類別模具的驗收技術(shù)條件標準。
（2）模具生產(chǎn)周期、供模期，必須達到用戶合同中規(guī)定的供模期限，以滿足用戶生產(chǎn)計劃要求。一般，美國模具企業(yè)的供模期平均為2.5~3個月。日本模具協(xié)會則稱其供模期可達到美國模具企業(yè)平均供模期的1/3~1/2。
（3）模具企業(yè)必須盡力降低生產(chǎn)費用，提高生產(chǎn)效率，使模具合同價格趨于合理，以提高市場競爭力。
（4）模具生產(chǎn)企業(yè)需根據(jù)用戶的產(chǎn)品性質(zhì)、生產(chǎn)批量提供相應種類和不同使用性能的模具。為此，廣泛推廣和提供適于產(chǎn)品試制或多品種、小批量生產(chǎn)用的快速制造與價格低的各類經(jīng)濟模具，對適應市場多樣化需求和新產(chǎn)品開發(fā)，則具有重大技術(shù)、經(jīng)濟意義。
2．模具市場組成和特點。
目前，全球模具年銷售總額為600余億美元，亞洲為200億美元左右，其中日本達100多億美元，我國僅為40~50億美元，且年進口金額達10~20億美元。明顯反映出我國模具生產(chǎn)能力的差距。
為此，分析模具市場組成和特點，確立今后模具技術(shù)發(fā)展的方向與趨勢，極為重要。
（1）模具市場組成。
汽車生產(chǎn)用模具；主要需中大型板材成型沖模和中大型注射模、內(nèi)襯件熱壓模、壓鑄模等。 IT-通訊-電子產(chǎn)品生產(chǎn)用模具：主要需塑料注射成型模具、發(fā)泡模、吸塑模；板材成形沖模等。家用電器產(chǎn)品生產(chǎn)用模具：主要需塑料注射成形模具、發(fā)泡模、吸塑模；板材成形沖模等。
電工-機械產(chǎn)品生產(chǎn)用模具：主要需中小型精密級進沖模與熱固性精密塑料模，壓鑄模，精鍛模，冷擠、冷鐓模，以及拉絲模等。航空（天）器-鐵路機車、船舶-動力機械生產(chǎn)用模具：主要需熱鍛模、鑄造用金屬模等。
建材-家俱生產(chǎn)用模具：主要需金屬與塑料型材擠出模、塑管與塑管接頭注射模、陶瓷模（如磚模）、玻璃板等。
（2）模具市場特點。
上述六大塊市場現(xiàn)在及未來20年間，模具應適應產(chǎn)品市場多樣化和多品種、小批量生產(chǎn)要求。模具市場則具有以下特點：
市場將需求產(chǎn)品外觀美（如家電產(chǎn)品）、精致（如手機、鐘表）、技術(shù)含量高（如電子元件、多色塑件）、愜意與豪華（如汽車）等。無疑，為適應市場對產(chǎn)品多樣化需求，模具型件結(jié)構(gòu)將趨于更復雜；尺寸精度的穩(wěn)定性（工作過程中變形、磨損量極�。⿲⒁蟾撸槐砻婢诙纫蟾�。總之，將進一步提高模具技術(shù)含量，進一步增加模具設(shè)計、制造難度。
在產(chǎn)品市場多樣化的環(huán)境條件下，產(chǎn)品的市場壽命將縮短，產(chǎn)品改型速度將加快。這不僅將提高模具年需求量，供模期要求也越來越短。目前，為滿足用戶需求，許多模具廠的供模期已縮短到40天。同時，研制、推廣通用、快換模具，如快換沖模、快換塑料注射模、當是重要的模具技術(shù)發(fā)展趨勢。為保持企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力，企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)儲備將增加，新產(chǎn)品開發(fā)試制的速度和數(shù)量必將加快、加大。因此，加大研制、推廣快速制造模具制造技術(shù)的力量，以適應新產(chǎn)品試制對模具的要求，已成為重要的模具技術(shù)的發(fā)展趨勢。
四、未來發(fā)展的總體思路和總體目標
綜觀模具市場與模具生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀、差距和發(fā)展趨勢。我國模具在未來20年內(nèi)，須以“十年生聚、十年生息”，發(fā)奮圖強的精神，全面掌握、實現(xiàn)信息化、數(shù)字化模具生產(chǎn)技術(shù)，建設(shè)成為發(fā)達的模具工業(yè)國家。
1．未來十年內(nèi)，在我國模具企業(yè)中全面普及模具CAD/CAM生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以模具企業(yè)為主體，依靠大專院校的科技力量，研究模具的分類學、實現(xiàn)模具零部件的標準化、參數(shù)化，以及模具結(jié)構(gòu)參數(shù)規(guī)范，并使之形成模具CAD/CAM系統(tǒng)軟件的支持軟件；加速研究、積累模具設(shè)計、制造的經(jīng)驗、技能，并使之沉淀為生產(chǎn)知識，固化為專家系統(tǒng)；研究、應用RPM快速制造模具技術(shù)等。并在此基礎(chǔ)上，使我國模具骨干企業(yè)（約15~20％的模具企業(yè)）全面實現(xiàn)模具CAD/CAM生產(chǎn)技術(shù)。
2．同時，研究引入適于專用模具單件生產(chǎn)方式的企業(yè)管理、模具生產(chǎn)過程控制與管理和模具用戶服務信息管理的理論、模式和方法及其軟件。藉此，提高模具企業(yè)、模具行業(yè)在國際國內(nèi)兩個市場的核心競爭力。
3．未來20年內(nèi)，模具企業(yè)在全面掌握模具CAD/CAE/CAM關(guān)鍵、核心技術(shù)和全面采用信息管理的基礎(chǔ)上，使各類各種模具均形成各自的設(shè)計與制造的企業(yè)群體、企業(yè)體系；實現(xiàn)模具標準通用零部件的集成生產(chǎn)體系；全面實現(xiàn)型件表面無研、拋作業(yè)，使成形加工工藝完全可控；使通用、系列產(chǎn)品生產(chǎn)用模具，實現(xiàn)集成、柔性生產(chǎn)體系。即：在未來20年內(nèi)，我國50％的模具企業(yè)，將達到國際水平的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)，使我國成為模具發(fā)達國家。
五、戰(zhàn)略重點和主要任務研究
未來20年內(nèi)發(fā)展模具科學技術(shù)的戰(zhàn)略重點為進行模具信息化、數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展與研究。主要任務為：
1．研究開發(fā)三維（3D）的模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，并形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件體系。
2．研究模具設(shè)計、制造參數(shù)，通用、標準、參數(shù)化構(gòu)件及由經(jīng)驗構(gòu)成的專家系統(tǒng)，并使之形成模具CAD/CAE/CAM數(shù)據(jù)庫。
3．建立模具企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件的應用與開發(fā)體系。
4．研究、開發(fā)金屬板材成形工藝過程模擬分析軟件。
5．研究精密電火花加工工藝及其柔性制造單元。
6．研究數(shù)字化快速制造模具技術(shù)。
7．研究模具成型件材料的應用體系和模具型件用新材料。
六、政策措施
1．模具設(shè)計與制造技術(shù)，與機械工程、信息與電子工程、冶金與材料工程、化工工程和工程管理等學科專業(yè)具有密切關(guān)系。同時，模具對現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展具有關(guān)鍵、核心技術(shù)的作用。
因此，模具科學及生產(chǎn)技術(shù)應當重點、獨立立項進行發(fā)展研究。否則，將影響模具工業(yè)的發(fā)展與進步。
2．由于模具技術(shù)實踐性強，因此其科學技術(shù)發(fā)展與研究應以模具企業(yè)為主體，依靠科研院所、大專院�？蒲辛α窟M行開放式試驗、研究，將取得更好效果。
3．為實現(xiàn)未來20年內(nèi)的模具科學技術(shù)發(fā)展研究的總戰(zhàn)略、總目標和主要任務，要充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會在規(guī)劃、立項和實施中的組織協(xié)調(diào)作用，方能發(fā)動全行業(yè)、萬眾一心地完成。
4．由于模具是專用型技術(shù)產(chǎn)品，只能采用單件生產(chǎn)方式，其標準化對模具制造質(zhì)量、周期和價格具有特殊意義。模具還具有巨大的社會效益，故國家應對模具標準化、標準件的研究、開發(fā)和生產(chǎn)加大支持力度。
5．模具是技術(shù)型產(chǎn)品，技術(shù)含量高，對模具設(shè)計、制造人才，特別是對從事數(shù)控機床和模具CAD/CAE/CAM的職工素質(zhì)要求很高。因此，必須建立高素質(zhì)的教師隊伍，加強模具技術(shù)人才的培養(yǎng)與培訓。
6．模具是制造業(yè)廣泛使用的專用成型工具、專用技術(shù)產(chǎn)品，只能進行單件生產(chǎn)，其生產(chǎn)過程長、制造設(shè)備精度高、生產(chǎn)管理復雜，對技術(shù)人才素質(zhì)要求高，致使生產(chǎn)成本高，造成模具企業(yè)只能獲取微利。因此，國家仍須給予政策扶持，繼續(xù)執(zhí)行增值稅返還政策，以促進模具企業(yè)的技術(shù)進步。
