1.3 模具设计的概述

模具工业是技术密集型产业，人才是行业发展的关键。随着我国模具工业的迅猛蓬勃发展，对技术人才需求量缺口很大。企业十分渴求专业扎实的技术人才，这主要包括模具设计与制造，工艺编制等的技术人员；也包括专业技术工人（高级蓝领），高级模具钳工、模具维修调试人员及加工中心编程、操作、维修人员。

人才的培养主要来源于高校各相关模具专业。所以高校是输送模具技术人才的重要基地。掌握模具设计，是对每一个模具专业学生毕业时的基本要求。然而事实表明：有不少学生在毕业时没有达到这种要求，直接表现在工作后无法胜任岗位技术工作。

在这里我们不再探究具体原因，仅从学习的角度来说，没有压力就没有动力，不深入实践，就无法切身体验该学习哪些知识。可是有些读者限于环境的制约，确实是无法身临其境的实践学习，所以对模具设计到底该怎样学、学些什么很是迷茫。

为帮助读者更好地理解，我们在谈怎样学好模具设计之前，简单介绍一下实际加工现场模具生产流程，使读者对模具生产所涉及的各个环节有所了解，这样才能更好地指导学习。

1.3.1 模具生产流程

目前来说，对于一个模具公司（厂）来说，从接到订单开始，直至模具交付客户，大致流程如图1-6所示。

图1-6所示是模具生产的大致流程，需要说明的是不同的加工现场根据自身的情况可能略有些不同。正规大厂实力雄厚，设备先进，分工会更细；而“山寨”小厂、小作坊则分工不会很细，例如，只管设计、配模，涉及自己无法搞定的加工业务可能会托给外协，但大致都差不多，基本上就是这个流程。

下面我们对每个环节一一介绍。

1.产品分析

模具厂接案例通常情况下有几种情况：一是客户给图纸，并无产品实物。这个图纸可能是二维（2D）图档，或者是三维（3D）图档（3D数据文件），或者2D和3D图档都有；二是客户给产品实物，并没有图纸；第三种情况是既有图纸也有产品，如图1-7所示。

无论何种情况，一旦接单，那么就有模具厂来负责承包制作模具，设计任务就下发到设计人员那里。

设计人员在模具设计之前，首先要进行产品分析，即仔细研究产品，根据自身加工现场实际情况，看看需要做成什么结构的模具才合适。模具既要能够加工出来，又要保证质量，更需考虑其生产成本。所以在有些时候并不单纯地是个技术问题，往往需要和客户及主管充分交换意见方能对模具结构最终定型。

单纯从模具设计的角度来说，产品分析的主要内容包括产品需要出几腔、进胶如何设计、分型面怎么走、对应的大致模具结构是什么样子等。

2.模具设计

产品分析完后，就开始模具设计。它是根据产品的不同结构特点，使用相关软件设计出对应的模具结构。在当今现代化的加工条件下，它具体指的是3D分模及2D排位，这是模具设计师的主要工作。

1）3D分模

分模也称为拆模，如图1-8所示。它是指运用模具软件根据产品模型，把模具（毛坯）分开，从而得到组成模具型腔的零件（前、后模）。具体来说就是将产品的3D模型放缩水后，利用3D软件如Pro/E、UG等将产品拆分为动/定模仁、斜顶、滑块、镶件等。3D拆模是整个模具设计过程中最重要的核心工作。只有经过拆模，才能将模具里面成型产品的动、定模仁等相关零件设计出来，才能为后续的零件加工提供数据文件。

3D分模，并不仅仅是指软件操作。如果简单地认为掌握了分模就掌握了模具设计，那就错了。在很久以前，产品都很简单，计算机也不普及，通过简单的机床和人脑的计算就可以把模具做出来。随着产品的要求不断提高，产品的结构日趋复杂，通过人工计算和普通机床已经无法把模具做出来了。如牵扯到产品的各种复杂曲面部分，已经无法通过人工计算，机床摇数加工出来了，必须借助于数控加工才能够做出来。然而，采用数控加工，就要编制刀路程序，而要编制刀路程序，首先必须要有零件模型。这个零件模型，即是组成模具的3D零件，它就是通过计算机自动分模产生的。因此，对于当今模具加工来说，没有3D分模，设计加工模具简直是不可想象的。

虽说3D分模是借助软件来自动完成的，但是软件不是万能的，它是不知道这里做什么结构，那里做什么结构的。软件仅仅是取代人脑进行数学计算，简化程序而已。你必须懂得模具设计知识，然后才能借助软件进行操作，来表达设计思路。不懂模具结构设计而去分模，分出的零件能不能加工、结构合理不合理都是不确定的。

时至今日，模具CAD/CAE/CAM技术已经在大大小小的模具厂得到了普及，设计模具零件，已经不需要大量的手工计算了，完全可以借助模具软件（Pro/E、UG等）来设计。在校的学生必须要认识到这一点，努力掌握好这项技能，这样才能赶得上企业的需求。切莫做空头的模具设计理论家。

2）2D排位

2D排位主要是指绘制模具组立图（装配图）。当然这里也顺便包括绘制零件图、线割图、放电加工图等。图纸对模具加工非常重要，即使在数字化加工的条件下，对于多加工企业来说依然需要图纸。一般情况下设计人员在完成3D拆模后，就要绘制模具工程图，以供加工车间各工序加工师傅使用。清晰、完整、准确的模具工程图纸是十分有必要的，如图1-9所示。

2D排位与3D分模一样，专业性很强，并不是AutoCAD会用了，就能画模具图了。这需要懂模具结构设计知识，并且要熟练使用模具设计工具软件，才能够画好。在具体排位时，有许多细节和画法是表达模具结构所特有的，需要不断实践才能掌握。

3.模具零件加工

模具零件加工，即根据设计图纸将各个模具零件加工出来。这里面大致分为两种，一种是普通加工，包括车床、铣床、磨床、钻床等；一种是特种加工，包括线切割加工、电火花放电加工、数控加工中心加工等。具体采用何种加工方式，要根据待加工零件的特点、生产成本、交货期、精度要求等来定，并非越精密的设备就越好。在普通的模具企业，通常情况下车间里两种加工设备都会有。

1）普通加工

普通加工即普通车加工、普通铣加工、普通磨床、台钻、摇臂钻等，模具加工企业一般来说都离不开这些设备，它们对于一些简单的零件，加工起来十分快速方便。常见加工机床见表1-1。

2）CNC加工

传统的机械加工都是手工操作普通机床作业，加工时用手摇动机械刀具切削金属，用卡尺等工具测量产品精度，时至今日，这种普通的加工方式仍然在模具加工现场发挥着重要作用。随着计算机技术的飞速发展，现今的模具加工现场早已经使用计算机控制机床进行作业了。数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对产品和零部件直接进行加工，这就是我们说的“数控加工”。“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写，它包括数控铣加工、数控车加工、数控电火花加工等。只不过，对模具加工来说，CNC加工普遍是指数控铣加工，如数控加工中心等，如图1-10所示。

3）放电加工

放电加工此处指的是电火花加工，如图1-11所示。它是利用浸在工作液中的两电极间的脉冲放电来蚀除导电材料的，英文简称EDM。放电加工是模具加工中很典型的一种加工方法，特别适合用普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件。放电加工主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；

4）线割加工

线割加工，英文简称WEDM，有时又称线切割。如图1-12所示，其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电切割成型。

它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，在模具加工生产中获得广泛的应用，一般模具车间必备此类加工设备。

4.钳工配模

模具零件全部加工完毕后，就要由钳工师傅来装配模具，由于所有的机床加工都有误差，模具零件加工完后不一定能正好装配成功，这就需要非常耐心、细心的去装配。钳工丰富的配模经验在这显得无比重要，一个熟练的模具钳工老师傅堪比模具设计师，如图1-13所示。

5.试模

钳工配模后，在交付客户之前必须要试模。即将模具装在注塑机上打一些塑件，以检验模具是否存在问题。如出现问题，要仔细分析原因。通常来说，试模过程中会出现各种各样的问题，大部分会集中反映在产品质量上。究其原因，可能是模具设计的问题，或是成型工艺的问题，也可能是装配过程中出现的问题等。只有试制出合格的产品，给客户看后满意，此套模具才算合格，如图1-14所示。

1.3.2 学好模具设计的基本要求

前面我们介绍了模具的生产过程，从中可以看出模具设计是模具企业中重要的一个技术岗位，要想成为一名合格的模具设计师，需要具备哪些基本条件呢？

1.基础理论

这方面包括机械制图、模具设计知识、塑料、注塑成型等知识。

不懂机械制图，就无法看图，无法了解零件结构，无法和别人交流技术，所以必须要懂得机械制图；模具设计结构知识很重要，各种典型的模具结构需要掌握了解，这是很专业的东西，这些搞懂后，才能面对各种复杂的产品；模具是为注塑成型生产服务的，设计师如果不懂成型原理，不了解产品成型中出现的质量问题，那么其本身模具设计水平也不会有多高。

2.设计软件

当今模具设计及制造，均是采用数字化的方法进行，都是在计算机中完成的。必须熟练掌握相关的模具软件，三维的如Pro/E、UG、Solidworks等，二维的如AutoCAD等。要会利用这些软件进行模具设计，具体说就是要会造型、分模，熟练使用CAD绘制模图。这个环节没有学习掌握，那么一切都将是空谈。

3.勇于实践，多看多练

空头的理论家谁都会做，但要想真正具备设计能力，必须要经过实践的锻炼。没有人天生就是设计师，每个人都要经历由不懂到懂，由懂得很少，到懂得很多这么一个过程。就是那些优秀的模具设计师，也依然能够清晰地记得自己设计的模具第一次付诸加工时的心情——激动、紧张与兴奋！盼望它试模成功，因为这将检验自己的真正水平。模具技术本就是一门工程技术，来自于工程实践，必将在工程实践中得到不断发展，新手只有反复地实践，才能逐步掌握模具设计的真功夫，也才能更加的得心应手。

许多初学模具的朋友，害怕下车间，不愿意到加工现场，嫌那些地方环境枯燥，无聊无趣，可事实上，只有懂得加工工艺，了解车间各机床的加工情况，才能够去合理地设计模具，否则设计出的模具零件，有可能根本就无法加工出来。

4.切勿浮躁，勤奋谦虚

最后，要说一个态度问题，从事模具这一行要有一种不怕吃苦，踏实努力，谦虚谨慎的工作态度。

“水滴石穿，积水成渊”的道理大家都懂，“三天打渔，两天晒网”的寓意我们也都明白。它们至少都说明一个道理：一件事情的成功，需要踏踏实实，坚持努力的态度。

眼下有不少青年学子，初入模具这一行，热情很高，认为是技术活，薪酬不错。可他们刚毕业，没设计经验，怎能马上搞设计？于是被下车间锻炼，车间又苦又累，无聊枯燥，工资又不高，热情极容易受挫，往往干不长，就萌生跳槽之念。这并非是好事情，须知科班毕业，拿了大学文凭，只能表明你学过模具设计，而不代表你就会干好。下车间，了解加工工艺，配模工艺、成型工艺等，与车间师傅尽早交流沟通，对于设计模具大有裨益，即使将来从事管理工作，也会得心应手。从加工一线走出来的模具设计师往往底气十足，经验十足，更具有竞争力，也是模具管理人才的首选。有时候老板把你放车间，那是锻炼你，也是磨练你，让你更早成熟担大任。

所谓“人往高处走，水往低处流”，这固然没错，但如果这山望着那山高，感情用事，没有远见地频繁跳槽，那么于己不利，青春易逝，几年光景很容易浪费掉。

事实上，只要你具备乐观向上，勤奋踏实，谦虚好学的品行，即使不从事模具这一行，也肯定会在其他事业方面有所成就，在这里又何止一个小小的模具设计呢？ vMwaefExA1/aLCtAbU8G6tH/bvLEDWKa7kFUm6ualhw1b7Ttg/Oqjt5YxrRXnRQO