时间：2023-05-30 10:56:22
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇模具材料，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、锁具钣金的设计要求
1.1锁具钣金模具材料的使用性能①强度。强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。冷作锁具钣金模具的设计和使用，必须保证其具有足够的强度，以防止锁具钣金模具的变形、破裂和折断。高强度的获得，主要通过适当的热处理工艺。②硬度。锁具钣金模具零件硬度的高低，对锁具钣金模具的使用寿命影响很大，因此也是锁具钣金模具设计的重要指标。③韧性。韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，是锁具钣金模具钢的一种重要性能指标。对韧性的具体要求，应根据锁具钣金模具的工作条件考虑。对冲击载荷较大，受偏心弯曲载荷或应力集中等的锁具钣金模具，都需要足够的韧性。④耐磨性。耐磨性除影响锁具钣金模具寿命外，还影响产品的尺寸精度和表面粗糙度。一般锁具钣金模具材料的硬度要求，应高于坯料硬度的30％～50％，锁具钣金模具材料的金相组织要求，为基体上分布着细小、弥散的细颗粒状碳化物的下贝氏体或回火马氏体。⑤抗疲劳性。抗疲劳力是反映材料在交变载荷作用下，抵抗疲劳破坏的性能指标。根据不同的应用场合，分为疲劳强度、疲劳裂纹萌生力、疲劳裂纹扩展抗力、小能量多冲抗力等。⑥热稳定性。热稳定性表示锁具钣金模具在使用过程中，工作部位因受热而保持组织和性能稳定的能力。对于高速冲裁或剧烈摩擦磨损的冷作锁具钣金模具，宜选择一些具有二次硬化能力的高合金钢。
1.2锁具钣金模具材料的工艺性能①锻造工艺性能。②切削加工工艺性能。③热处理工艺性能。热处理工艺的好坏，对锁具钣金模具质量有较大影响。一般要求热处理变形小，淬火温度范围宽，过热敏感性小，脱碳敏感性低，特别要有较大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保证了锁具钣金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保证了大尺寸模具的强韧性及断面性能的均匀性。
二、锁具钣金模具材料的种类及特性
2.1碳素工具钢碳素工具钢的含碳量在0.7%~1.3%范围内，价格便宜，原材料来源方便，加工性能好，热处理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形状简单、受轻负荷的锁具钣金模具零件。T10A是最常用的钢材，是性能较好的代表性碳素工具钢，耐磨性也较高，经适当热处理可得到较高强度和一定韧性，合适制作要求耐磨性较高而承受冲击载荷较小的锁具钣金模具。T8A淬透性、韧性等均优于T10A，耐磨性也较高，适合制作小型拉伸、挤压模。
2.2低合金工具钢低合金工具钢，是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。这样可以降低淬火冷却速度，减少热应力和组织应力，减少淬火变形及开裂倾向，钢的淬透性也明显提高。用于制造锁具钣金模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代号GD)等。
2.3高碳高铬冷作锁具钣金模具钢高碳高铬冷作锁具钣金模具钢包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），具有高硬度、高强度、高耐磨性、易淬透、稳定性高、抗压强度高及淬火变形小等优点。高碳高铬钢经锻造后的毛坯硬度较高（大约在550HB左右），内应力较大，在室温下长期停留会发生开裂报废，为消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能，必须进行退火处理。
2.4高速钢高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用低温淬火、快速加热等工艺措施，可以有效地改善其韧性。因此，高速钢越来越多地应用于要求重载荷、高寿命的冷作锁具钣金模具。钨钼系高速钢，因其含碳化物分布较均匀，颗粒细小其抗弯强度与塑性、冲击韧性等都相对较高，而硬度与二次硬化能力都得以保持。
2.5硬质合金硬质合金具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性，所以用其制作的锁具钣金模具坚固耐用，且制品表面质量好，故适用于大批量生产，主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹模镶块。缺点是脆性大，加工困难，不能锻造及热处理，且成本高，致使其应用受限制。
2.6钢结硬质合金钢结硬质合金是以难熔金属碳化物为硬质相，以合金为粘结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型锁具钣金模具材料，具有硬质合金的高硬度、高耐磨性和高抗压强度，又具有钢的可加工性和热处理性。
三、锁具钣金模具材料的选用
锁具钣金模具材料的选用，不仅关系到锁具钣金模具的使用寿命，而且也直接影响到锁具钣金模具的制造成本，因此是锁具钣金模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，选择锁具钣金模具材料应遵循如下原则：①根据锁具钣金模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；②根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料；③满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；④满足经济性的要求。
四、总结
影响锁具钣金模具使用寿命的重要因素是和材料的化学成分及其材料的强度、韧性、耐磨性、热稳定性等有关，因而，应力求按照锁具钣金模具的服役条件、性能要求与实际生产需要，合理选择高质量的钢材并实施热处理工艺，提高锁具钣金模具的使用寿命。
参考文献：
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[2]张清辉.锁具钣金模具材料及表面处理[M].北京:电子工业出版社，2005.
[3]曾珊琪，丁毅.锁具钣金模具寿命与失效[M].北京:化学工业出版社，2005．
关键词 关键因素；降低模具制造成本；提高模具加工速度；获得稳定；长寿命模具
中图分类号：TG162 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0061-01
1 概述
模具材料是现代模具设计、制造的基础。由于精密成形工述况条件的要求，金属材料在当前及今后相当长时间内是模具材料的主体，其中钢铁材料占主导地位，铜及铜合金、铝及铝合金等合金材料也开始用作模具材料。高品质、高性能、低成本将主导未来模具材料研发方向，欧美日等发达国家垄断高档模具材料研发和生产的局面将被打破。
热处理技术是提高复杂、精密、长寿命模具水平的关键因素。热处理及表面改性技术将围绕最大限度实现材料特性、降低模具制造成本、提高模具加工速度、获得稳定、长寿命模具，在大型无氧化热处理装备技术，微变形热处理工艺技术和高效清洁耐磨的表面改性技术将在未来20年内得到充分发展。
2 未来市场需求及产品
2008年国内模具材料产量近60万t，到2015年模具钢的市场需求将不低于100万t。预计到2020年，在中高端模具材料市场实现完全替代进口材料目标，模具材料的市场需求将会达到150万t。
将材料性能、制备技术、热处理技术进行标准化。长寿命、低成本、高品质、高性能模具材料将具有广阔的市场需求。
3 关键技术
3.1 高寿命专用模具材料的开发与制备技术
1）现状。实际工况中可选用的模具材料范围很小，基本为通用型模具材料，无法将材料特点、工况条件、使用寿命综合考虑，使模具材料无法充分发挥性能效率。
2）挑战。将工况条件、失效特征、寿命指标与材料性能特点建立关系图，完成材料产品系列化、性能系列化、应用系列化；将材料性能与模具工况实现最佳对接，实现材料性能的最佳发挥、模具寿命的最优体现。
3）目标。通过对模具材料的系列化开发，实现各类模具使用条件与材料性能特点的对接，专材专用，既充分发挥材料的性能特点，又有效提高模具的使用寿命，还大大降低材料的生产成本。
3.2 高品质优质模具材料的开发与制备技术
1）现状。与国外模具材料相比较，国内模具材料最大的差距是材料性能的稳定性，严重制约国内模具材料在中高端模具中的使用。
2）挑战。对材料各向同性、原始晶粒度、成分均匀性提出要求。实现冶炼、高温扩散、多向锻造、预处理全方位研究，结合生产装备现代化水平的提高，实现高品质优质模具材料的生产。
3）目标。在高端模具材料制备技术上全面赶超发达国家，使国内高、中端模具材料国产化。
3.3 高性能特种模具材料的开发与制备技术
1）现状。极端工况条件下的材料无合适材料选用。如温锻、镁合金压铸、高速镦锻、钢管挤压顶头等。
2）挑战。针对极端工况条件下模具对材料性能的苛刻要求，研发性能特点突出的模具新材料及相应的制备和处理技术。
3）目标。高性能特种模具材料全面应用于工业生产，满足各种极端工况条件下的模具寿命要求。
3.4 大型、复杂模具微变形、无氧化热处理技术
1）现状。在设备和工艺上已实现对中小模具的微变形、无氧化热处理。对于大型模具的热处理要对热处理装备、工艺开展研究。
2）挑战。大型真空高压气淬炉和高精度可控气氛保护设备为实现大型复杂模具的微变形、无氧化处理创造了条件。实现装备、工艺和后续精加工配套协调的大型复杂模具的快速、经济制造。
3）目标。全面实现大型复杂模具热处理后表面无氧化，变形小，使后续精加工做到少切削或无切削，缩短模具加工周期30%。
3.5 高效、环保、耐磨表面改性技术
1）现状。有效用于模具表面改性提高模具寿命的主要技术有：氮化（氮碳共渗）技术、表面渗金属（TD）、气相沉积、表面涂覆、离子注入等。
2）挑战。实现高效率、清洁、大型化模具的表面改性技术，增强表面硬化层与基体的结合力，大幅度提高模具使用寿命。
3）目标。渗层组织、渗层厚度、结合力、耐磨性能、模具寿命的集成化控制，实现小镶块解决大模具长寿命问题。
3.6 模具材料规模化精确预处理技术
1）现状。随着模具加工设备的自动化、多功能化和加工速度的大幅度提高，使模具制造工艺有了根本的变革，许多模具的大型化、复杂化及短周期制造成为未来模具技术的发展趋势，要求模具材料产品直接预处理，满足模具工作性能要求和组织要求。该项技术目前只有在塑料模具材料上有一定应用。
2）挑战。如何实现大规格、大批量模具材料的预硬化处理、组织超细化处理、组织均匀化处理，其热处理设备保障、处理工艺研究技术和材料性能稳定性保障都将是关键难点。
3）目标。通过设备和工艺研究，对模具材料进行精确预处理控制并实现规模化生产。为减少或消除模具热处理后的精加工程序做好铺垫，从而大大提高模具的制造效率，降低生产成本。
参考文献
[1]工业和信息化部装备工业司.模具行业“十二五”发展规划[Z].北京：工业和信息化部，2011.
[2]李志刚.模具制造业信息化的现状与发展[M].中国模具工业协会，中国模具工业年鉴2008.北京：机械工业出版社，2008.
[3]李志刚.国内外汽车模具行业发展状况及趋势[J].中国模具信息，2011.
关键词:模具材料 热处理工艺 合理选择
中图分类号:TG76 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0097-01
当今社会,是个工业极大发展的社会,大批量的生产,使模具也孕育而生。在工业中的广泛使用,大大地提高了产量,更好地满足了人们的需求。随着经济与社会的发展,模具在我们的生活中越来越被人们关注,尤其在工业生产中得到了最大程度的应用。在被广泛应用的过程中,模具自身得到了极大的发展,并且为经济的进步加大筹码。谈及模具,我们不得不联想到模具材料,模具材料是模具制造的基础。
对于模具材料的分类,根据模具服役条件大致可分为冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢三类。我们以冷作模具钢为例,冷作模具包括冷冲压模,冷挤压模、冷镦模和冷冲裁模等,在分离过程中模具切削刃的发热温度偏高,达200摄氏度,在加工过程中常受到拉伸、压缩、弯曲、冲击和摩擦等机械力的作用,因此,会出现断裂、变形、磨损等难题。所以,冷模具材料必须具备抗断裂、抗变形、抗弱化、抗咬和以及耐疲劳等良好的使用性能。由此可见,冷作模具钢其有利也有弊,其他两大类—— 热作模具钢、塑料模具钢亦然。
而生活中和工业中常见的模具材料有哪些呢？
1 碳素工具钢
碳素工具钢在我国被大量生产和使用。碳素工具钢的的优点是:可锻性好、退火易软化、切削加工性好,价格又便宜。不足之处:淬透性低,需要用水作冷却介质,所以,碳素工具钢更容易变形和断裂。根据碳素工具钢自身的优缺点,我们可以知道,对于大型的模具它相当不适合,制作尺寸不大、受力较小、形状简单以及变行要求不高的模具显得更为恰当,这样提高了资源的利用率。
2 高碳高铬模具钢
高碳高铬模具钢具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,不易变形,为高耐磨微变形模具钢,承载能力比高速钢稍低。但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔、改锻,改变碳化物的不均匀性,方能提高使用性能。
3 高速钢
钼系高速钢因其自身的热塑性高,强韧性高等优势,而得到更广泛的使用,在冷作模具大批量和精度生产中占据着重要地位。
4 超硬高速钢
超硬高速钢是为了适应难切削材料的需要而发展起来的。主要为了进一步提高硬度和热硬度。但另一方面的难题也随之而出现。它加工困难、韧性差、抗弯曲能力差。超硬高速钢之所以硬度大,是由于其碳含量高。而碳含量一旦高了,就容易出现过烧现象,韧性差等缺陷。
5 基体钢
何为基体钢？先看看它的定义:在高速钢的基本成分上添加少量的其它成分,适当增减含碳量,以改善钢的性能,这样的钢种统称为基体钢。它是一种强韧性冷作模具钢,具有以上几种钢的全部优点,与此同时,其生产成本也低于高速钢,基体钢的出现,堪称是模具材料的一重大发现。
6 硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性比其它任何种类的模具钢都高,但它的抗弯强度和韧性都比较差。钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末做粘合剂以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢,可以切削、焊接、锻造和热处理。
以上六种均属冷作模具钢。热作模具钢主要用于制造使金属在高温下塑性成形的模具。
常见的塑料模具钢主要有渗碳钢、碳素结构钢、易切削顶硬钢、时效硬化钢、冷空微变形和耐腐蚀塑料模具钢。
7 热处理工艺
模具本身的制造成本高,尤其是一些精密复杂的冷冲模、塑料模、压铸模等。采用热处理技术提高模具的使用性能,能够大幅度提高模具寿命,有显著的经济效益,我国常用的模具热处理工艺有以下几种。
7.1 真空热处理
模具钢经过真空热处理后有良好的表面状态,变形小。主要原因是在真空加热时,模具钢表面呈活性状态,不脱碳,不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热,使钢的表面有脱气效果,因而具有较高的力学性能,炉内真空度越高,抗弯强度越高。真空淬火后,钢的断裂韧性有一定的提高,模具寿命比常规工艺提高40%以上,冷作模具真空淬火技术已在实际中得到较为广泛的使用。
7.2 深冷处理
模具钢经深冷处理后,可以提高其力学性能,从而提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行,也可在淬火回火之后进行深冷处理。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具,也可用于热作模具以及硬质合金。
7.3 模具的高温淬火和降温淬火
有些热作模具钢采用了高于常规淬火的温度加热淬火,可以减少钢中碳化物的数量、改善其形态等,淬火后,延长了模具使用寿命。
7.4 化学热处理
化学热处理能提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性等性能。大多数的化学热处理工艺均可用于模具钢的表面处理。采用高温回火的合金钢模具,均可在回火的同时进行表面渗氮或氮碳共渗。渗氮工艺目前多采用离子渗氮、高频渗氮等工艺。离子渗氮可缩短渗氮时间,并可获得高质量的渗层。离子渗氮可提高压铸模的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳性等性能。压铸模、热挤压模经氮碳共渗后可提高其热疲劳性能。氮碳共渗对冷镦模、冷挤压模、冷冲模等均有较好的应用效果。
7.5 渗硼和渗金属
渗硼,应用最多的是固体渗硼,固体渗硼后,表层的硬度很大,耐磨性高,耐腐蚀性和抗氧化性能都较好。渗硼工艺常用于各种冷作模具上,由于耐磨性的提高,模具寿命可提高数倍或十余倍。采用中碳钢渗硼有时可取代高合金钢制作模具。渗硼也可应用于热作模具,如热挤压模等。
7.6 高能束热处理
高能束热处理的热源通常是指激光、电子束等。它们的共同特点是:加热速度快,加热面积可根据需要选择,工件变形小,不需要冷却介质,处理环境清洁,可控性能好,便于实现自动化处理。在提高模具寿命方面获得了广泛应用。
8 结语
我国模具热处理的研究开发,使一些新的模具热处理技术在不同程度上得到推广和应用。随着科学技术的进步,我国的模具热处理工艺也将会越来越精湛。
参考文献
[1] 赵昌盛,居建村．模具材料的选用与使用寿命[J]．模具制造,2003(7):52～5.
[2] 蔡美良,丁惠麟．孟沪龙,等．新编工模具钢金相热处理[M]．北京:机械工业出版社,2000,2:75．
复合材料转动轴根据其结构形式可分为整体性和装配型两类。装配型传动轴由于其工艺简单和力学性能良好而被广泛应用，本文直升机尾翼复合材料传动轴的设计采用的是装配型的设计，并采用混合连接即同时使用胶连接和机械连接，其具有连接可靠性大大提高，疲劳强度提高，减轻结构质量等特点，国内外最广泛采用的连接方式。本文复合材料传动轴的设计参数为：长1600mm，外径80mm，壁厚为4mm。
1.1数学模型在RTM工艺的模拟计算中，其数学模型假设制件中的增强材料为刚性体，树脂为不可压缩牛顿流体，其表面张力的影响也被忽略不计；由于模具的模腔的空隙远远大于增强材料间的孔隙，故树脂的流动可以利用牛顿流体通过多孔介质的达西定律来描述，其Darcy方程可写成以下形式：其边界条件为：在流动的前沿，压力值P=0；在注射口，常压注塑时，压力值P=P0，常流率注射时V=V0；在模具壁处，。
1.2注射过程模拟应用的RTM仿真软件为Polyworx公司的RTM-Worx，其是树脂注射工艺领域内具有世界领先地位的数字化仿真分析软件。目前，RTM-Worx已经被广泛地应用在世界各地的航空、航天、材料加工、风力发电机等各个行业的复合材料结构设计领域。RTM成型工艺中，工艺参数如注胶口、注射温度、注射压力、树脂的性能、真空辅助成型时的真空度的大小、排气口的位置和纤维含量和结构等都会影响到复合材料产品的性能。因此使用该软件进行注射过程的仿真分析，可合理地确定注胶口、注射温度、注射压力和溢料口，从而大大提高模具设计的质量和效率，为模具设计提供设计参考，降低模具设计的成本。还可估计注射的时间，合理确定各个工艺参数，再进行小量试验就可以得到高性能的产品。
由于在RTM产品中，模具的设计和制造对整个生产过程具有非常重要的影响，为了设计出合理的模具，仅仅依靠经验是不够的，因此RTM产品的结构设计完成后，为了确定和优化注射过程中的工艺参数，必须在RTM工艺仿真软件中对产品的注射过程进行模拟。这样，通过对注射过程的相关数据的分析，可得到很多对模具设计和制造有用的数据，则可以对可能出现的缺陷进行预测并制定改进方案，故势必降低模具设计的成本，提高模具的效率和质量。
复合材料传动轴在RTM-Worx中有限元模型如图1所示。复合材料传动轴的RTM-Worx注射过程压力变化如图2所示。充模结束后，采用颜色渐变来显示填充时间的变化，如图3所示；RTM-Worx还支持多项结果同时显示，图4是填充时间和填充压力共同经分析与比较确定了注塑过程的最佳工艺方案为：注胶口放在传动轴的一端，溢料口放在另一端，注射压力P=0.1MPa，树脂粘度为η=10Pa•s。模拟的注射时间如图3所示为50.7s。
2复合材料传动轴的模具设计
2.1模具设计的要求RTM工艺中模具的设计应该遵循结构简单合理、经济实用和功能齐全的原则。模具的设计受到诸多因素的影响，主要需要满足以下要求：①模具材料应该具有良好的机械和热学性能。②为了保证RTM产品的尺寸准确，模具的加工精度必须得到保证。③模具中注胶口和出胶口应该合理配置。④模具应具有准确的定位结构；⑤如果需要，模具应该具有供热和冷却装置。⑥为保证模具内部的压力与真空度及防止树脂泄漏，模具应具有完善的密封结构。⑦RTM模具的制造成本一般较高，故设计中应尽可能降低模具的成本。
2.2模具材料的选择制造RTM模具的材料很多，例如铸铁、碳钢、复合材料和铝等。模具材料的选择一般取决于模具的数量、使用寿命、产品精度和树脂的种类等因素，而且必须具有以下的机械和热学性能：较佳的耐腐蚀性能，较好的机械加工、焊接、表面抛光等性能，较高的抗张强度、压缩强度等，较好的热学性能。本文复合材料的传动轴采用T300的碳纤维作为增强体，树脂使用的是中温固化的环氧树脂。由于热作模具钢ZG5CrNiMo与碳纤维预浸料的热膨胀系数最为相近，模具材料选用的是模具钢ZG5CrNiMo。
2.3型芯的设计考虑到模具的制造成本和重量，型芯材料为45钢，形状为空心轴，两端配合连接端以备型芯的定位，空心轴与两端的连接端以胶连接的方式连接。型芯的结构如图5所示。
2.4模具分型面设计模具分型面的设计必须考虑模具机械加工的难度以及费用的高低、产品的精度、操作的便利性和模具的重量等因素。本文的复合材料传动轴结构比较简单，故采用对称的方式由上下两个阴模组成，其结构如图6所示。
2.5注胶口和出胶口位置设计RTM模具的注胶口和出胶口的位置直接影响到产品的空隙含量，而空隙含量的多少直接影响到产品的性能，故其位置非常重要，为了降低空隙含量，生产上广泛采用在模具设置排气孔及抽真空技术。本文综合考虑了注射时间、空隙含量和模具的复杂度，将注胶口和出胶口分别放在模具的两端，其直径约为8mm。具体设计如图7所示。由于模具为长方形，故在注胶口和出胶口设置一个圆形的环槽，目的是为了树脂在流动的过程中能平行地向前流动，使增强材料得到均匀浸润，产品性能分散性小。如果不设置树脂流动的环形槽，在树脂流动的过程中会形成三角流动，出现浸润的死角，使树脂的浸润不充分，严重影响产品性能。环形槽的设计如图8所示。
2.6模具的密封设计为了防止树脂的溢出和保证模具内部的真空度，上下模之间和两端的封盖之间都采用O形密封圈密封，密封槽的大小取决于模具的尺寸的大小，本文取密封槽的宽度为10mm，为了减轻树脂沿边部流动、降低夹紧力，应使密封槽尽量靠近模具的内边。
2.7模具装配图复合材料传动轴模具的装配剖面如图9所示。由图示可知，环形槽的作用除了有使树脂均匀流动的作用外，当卸除型芯时，其所形成的环形结构可以作为卸除型芯的辅助装置，其设计合理。此模具已经完成生产，并进行了注塑试验，取得了良好效果。
2.8复合材料传动轴的制备采用前文RTM-Worx模拟优化的工艺方案和设计的模具进行了复合材料传动轴的实际充模制造，所制备的复合材料传动轴的内外壁表面光滑平整，纤维浸渍完全，没有明显的缺陷，如图10所示，且实际充模时间为1min左右，与模拟结果吻合得较好。
3结果与分析
所设计的直升机尾翼传动轴传递的最大功率430kW，工作转速为3009r/min。直升机尾翼传动轴在工作中只承受扭矩作用，在强度计算中截面的最大工作应力必须保证小于复合材料的强度极限。把传动轴传递的最大功率、工作转速、外径和内径代入公式(5)、(6)、(7)中，可得传动轴承受最大剪切应力为39.19MPa，通过试验得到制备的传动轴的剪切应力为52.6MPa，由以上数据可得制备的传动轴满足设计要求。
4结论
关键词：塑料模具设计；材料；选用
在我国塑料工业发展中，计算机的应用起到了重要作用。计算机技术在模具设计领域的应用，大大缩短了模具设计时间，尤其计算机辅助工程（CAE）技术的大规模推广，解决了塑料产品开发、模具设计及产品加工中的薄弱环节。更在提高生产率、保证产品质量、降低成本等方面体现出现代科技的优越性。但是现代技术并不能替代专业设计人员的经验，在塑料模具设计时制品材料的选择是决定模具设计时模具材料选用的重要因素。怎样选用合适的材料，是模具设计中一个重要的问题。
一、塑料制品材料的选用对模具设计的影响
一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。
（一）根据填料和增强材料进行选择的分析
热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30%玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32%，挠曲模量和冲击强度分别减少了43%和53%。
在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。
在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。
（二）考虑湿度对材料性能影响
一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。
模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。
（三）塑料制品模具材料选用
细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。
二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响
在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显著影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。
（一）塑料模具设计工艺中的基础要求
在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。
增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。
（二）热塑性塑料设计中的指标分析
热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。
结论：
与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。
参考文献
【关键词】课堂教学 转变角色
《材料成型工艺与模具设计》是高职高专模具设计与制造专业的一门核心专业技术课，具有很强的实践性和综合性。教学内容包括冲压成形工艺和冲压模具设计两大部分。因于受教学和实验条件限制，过去几乎所有的本科院校和高职高专都是侧重课本的章、节内容，用传统的黑板式理论教学，按照章、节顺序由基础理论到专业理论，由简单理论到复杂理论进行讲授，实践性环节和现场教学极少，学生普遍反映冲压成形工艺部分理论深奥、难懂，冲压模具设计部分内容抽象、实践性较强，学生对该课程学习效率不高，理论知识和实践技能掌握不足，产生“学与用，理论与实际应用”的严重脱节。在顶岗实习和毕业后的工作中的实际效果不佳。因此如何采用多种先进的教学方法及手段，摆脱章节黑板式讲授的传统习惯，有效地调动学生的学习积极性，促进学生的积极思考，激发了学生的学习潜能，是当前高职高专教学中亟待解决的问题。更是实践性极强的模具专业的急需解决的问题。我们根据多年的实践教学经验，从完善和改变教学内容、改进课堂教学方法入手，以实际动手能力为本位，以就业为导向进行课堂教学改革，依据一个或几个相关职业群对从业者的素质要求，从众多知识、能力之中筛选出可按教学规律组织课堂教学的内容。将传统的章节式内容转换成项目案例式内容。取到~半功倍的效果。
一、转化教学理念，“以人为本”
我们教师面对的是一个个有着丰富、多样思维的的学生，课堂上的教学过程其实就是师生情感交流的过程。就象一个“人”字的构架一样，“老师”与“学生”、“教”与“学”都是相互支撑着，缺一不可，所以，老师和学生应该相互尊重，授课老师应该读懂你所施教的每一个学生的个性和能力，学生也应该充分信任你的老师的职业道德和执教能力。作为一门专业学科的教学，教师不仅要通过专业知识的传授，让学生理解“以人为本”的内涵，而且在课堂教学过程中，教师要用自己的实际行动体现“以人为本”，使学生在潜移默化中形成“以人为本”的理念，为他们将来终生打下坚实的基础。深入探索以学生为主体，以发展为目标，以研究过程为主线，以质疑问难为标志，以教学民主化为保证，全面优化教学过程。
二、教学内容用项目模块化、案例型
针对《材料成型工艺与模具设计》课程内容包括冲压成形工艺与冲压模具设计两部分，为克服冲压成形工艺课堂理论教学抽象、难懂，冲压模具设计实践性强的特点，我们在教学手段和教学内容的表现形式上进行了改革。对冲压成形工艺部分，改变重理论、轻实践的教学观点，强调冲压成形工艺在模具设计中的实际应用，淡化对公式推导过程等教学理论的要求。为加强对学生动手能力和工程实践能力的培养，提出将基本理论融入实践教学，课堂教学中将传统的章、节式内容转换成项目案例式内容，将整个课程分为“冲压认识、冲裁工艺及模具设计、弯曲工艺及模具设计、拉深工艺及模具设计、其他成形工艺及模具设计、冲压工艺规程设计” 等六个大模块。每个模块中又以若干企业生产项目作为案例进行解剖教学，将原来的各章节所要讲授的理论知识融入到各个具体的项目中，并以多媒体教学取代传统黑板教学，讲解深入浅出，条理清楚，重点突出，分析问题透彻，注重知识内在联系，对冲压加工中设备动作原理、板料毛坯的变形机理、变形过程和冲压模具的设计原理、工作过程，以及由于条件所限无法实现的一些冲压工序进行图片及动画阐释，将虚拟和现实紧密结合，既直观、易懂，又真实、可信，有效地调动了学生的学习积极性，促进了学生的积极思考，提高了学生的学习兴趣，激发了学生的学习潜能，收到较好的教学效果。
三、改变课堂授课方式，增强教学效果
在整个课堂授课过程中，将项目案例具体化、形象化，培养学生项目工程素质。对于由于条件所限无法实现的一些冲压工序进行图片及动画阐释，将虚拟和现实紧密结合，对于难以理解的知识点尽可能地采用实物进行讲授，如讲解模具的总体结构时，使用企业中某个产品零件的生产模具，将其分解，逐一讲述，既直观、易懂，又真实、可信，这样的授课方式能有效地调动学生学习的积极性，促进了学生的积极思考，使学生对这门本是枯燥无味的课程产生了较为浓厚的学习兴趣，激发了学生的学习潜能，收到良好的教学效果。
四、因人施教，实行个性化的教学
在教学过程中，将每次课（两课时）分为三个阶设来实施。
第一阶段（大约10～15分钟）学生复习前次上课的知识点，每次由4～5人上讲台讲述前次上课的重点知识点。此方法有两大目的，其一可从迫使学生必须在课外时间复习所学知识，其二上讲台可以锻炼学生在众人前面回答问题的胆量，以及分析问题和解决问题的能力。全班同学人人都要上讲台，回答不出可以求助其他同学，但帮助回答的同学必须要掌握更多的知识量，并在帮助者回答后，被帮者必须重复回答并说出为什么。同时根据回答问题的学生个体能力，分别提出难易程度不同的问题。
第二阶段（大约60～70分钟）讲授新的知识点，将该次授课的所有知识都融合在项目案例中。每一个知识点的讲授都要让学生知道为什么这样设计？还有什么更好的设计方法，举一返三，进行比较，选择最佳。让学生充分理解和掌握知识的应用。
第三阶段（大约10分钟）让学生上台总结该次课所学的重点，难点，设计方法，设计步骤，设计技巧以及企业的习惯用法，提高学生的归纳总结能力。
这种“因人施教，个性化的教学”既能将所学知识进行应用巩固，同时又能锻炼和培养学生个人胆量和胆识及个人魅力。
五、取消作业本训练，以项目设计图纸代练
在整个教学中，取消了过去以作业本做练习的惯例，完全杜绝用作业本“一问一答”或“计算题”等枯]的练习方法，根据项目中模具装配结构图和零件结构图的设计图作为学生的学习练习，每讲授一个结构或者是一个模具零件，让学生外课时间设计一张零件图或结构图，将所学的所有知识点在图纸上反映出来。例如设计一块凹模板，就必须要弄懂凸、凹模刃口的计算原则；凸、凹模的加工工艺和加工方法：设计基准；计算公式；间隙选用；外形结构尺寸确定；尺寸标注；公差配合；表面粗糙度；热处理规范；技术要求及机械制图等所有的知识点和其它相关知识点。从一张图纸上完完全全反映出该生对知识掌握的熟练程度。老师在改图时可以及时的对每个学生的错误进行修正。
通过对13级模具1、2两个班近60人的调查报告反映，学生对该教学方法评价较高，特别是那些平时不愿意听课或不愿做作业的同学产生了积极的作用。
六、考试评价
该课的评价方式采用驾证式考核方式，
应知采用在线平台阶段式考核。
应会以课程设计的形式代替考试，即给定一个企业项目产品零件，学生按照企业设计岗位的工作过程，从对产品工艺分析、工艺方案设计、工艺计算、模具装配总图设计到各零部件设计等全过程手工绘制一整套完整的模具设计图样，并撰写一份设计说明书。
七、课堂教学改革的实际效果
（1）通过实物教学与多媒体课件有机结合起来，采用“人性化教学”激发学生学习的兴趣、调动学生学习的主动性和积极性。
个别其他老师认为是“问题”学生，对该课的积极性也较高，其他课从不交作业的学生，对这门课的规定的设计图纸作业也一次不纳，而且图面质量和设计质量一次比一次要好。
（2）整个课堂教学通过革后，使复杂问题简单化、抽象内容具体化、模具动态过程可视化，采用灵活多样的教学方法。
（3）多种素材（实物、实样、照片、PPt演示和动漫播放等）辅助教学，内容丰富、教学过程生动有趣，使课堂气氛活跃，提高学生的学习兴趣和教学效果。
（4）学生上讲台，实现角色转换，提高了学生学习的自觉性，增强了学生的自信力。
（5）取消枯]的作业本练习，改用绘图形式，将所有知识融化在图纸中，改变“死记硬背”的传统，而实现了“灵活应用”的实际动手能力。使学生掌握了一定的模具设计与制造的基本技能，将理论知识直接迁移到项目中，有效地缩短了与企业岗位的距离，得到企业的高度评价。同时提高了学生顶岗实习和毕业设计的支撑能力，以及毕业后转岗、晋升的后续能力，为学生多元化选择打下了基础，提供了可能。
课堂教学改革不是一朝一夕的~，必须要经过较长时间的摸索和探讨，才能真正的探索出一套行之有效的方法。
参考文献：
[1]斯苗儿.新课程与课堂教学改革[J]人民教育出版社，2013，（2）.
[2]方元山.课堂教学改革研究[J].福建教育，2010.
[3]王旭东.国外师生关系研究[M].海南出版社，2000.
[4]滨州市教学研究室所编[J].创新教育与教学改革，2011，（6）.
关键词： 压铸模具；寿命；超硬化处理技术
中图分类号：TG233 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0410140－01
引言
压铸模具由于制造精度高、投资大、生产周期长，所以压铸模具的造价就很高，各一个压铸模具的生产商都希望能够采取有效的手段来延长压铸模的使用寿命。但由于一系列内外因素，例如机械加工、材料等的影响，这些影响因素直接导致了压铸模具过早失效而报废，造成极大的浪费，出现诸如尖角、冲蚀、拐角处开裂、劈裂、热裂纹（龟裂）、磨损等压铸模具失效形式。一般来说，材料自身存在的缺陷、热处理、维修、使用、加工的问题造成压铸模具失效。那么，如何才可以让压铸模具更多模次地、更长时间地，在高精度、低成本、高效率条件下生产出质量合格的制件呢？这已经越来越成为人们关注的焦点。
1 压铸模具材料自身存在的缺陷
一般而言，压铸模具的使用都是处于十分恶劣的工作环境中，我们以铝压铸模为例，众所周知，铝液的温度在通常的使用过程中一般控制在650℃-720℃，而铝的熔点最高为740℃，最低为580℃。模具在进行了长达数千次的压铸之后，模具表面很容易就会因为龟裂等缺陷而发生失效的问题。因此，我们可以看出压铸模具的使用条件一般都是属于急热急冷。压铸模具材料应选用特性热作模具钢，应该要具有热稳定性高、断裂韧性好、冷热疲劳抗力的。据有关资料介绍，目前应用最为广泛的压铸模具材料就是H13，H13材料在国外80％的型腔都被采用，因此，在合理的生产管理与热处理条件下，H13材料仍具有满意的使用性能。在投入出产之前，应对材料进行一系列检查，常用检查手段有超声波检查、金相检查、宏观侵蚀检查，以防带缺陷材料，造成加工用度的铺张和模具早期报废。
2 有效提高压铸模具寿命的方法对策
2.1 制定一套完整的、实用模具出产治理系统
压铸模失效形式主要有冲蚀、磨损、热裂纹（龟裂）、劈裂、拐角处开裂、尖角等，造成极大的浪费。为了有效地实现模具产品进度治理、计划治理、工艺数据治理、数据治理的计算机信息化治理系统，笔者建议可以制定一套完整的、实用模具出产治理系统，这样就能够使模具辅助信息和制造信息实现全方位跟踪治理，贯穿于完工交付、计划制定整个过程。包括库房治理、产品检修、车间任务分派、模具工艺制定、模具设计、模具出产计划制定等，与此同时，还可以通过计算机共享、公告、会议等方法来建立模具制造、模具设计影响分析库和失效模式分析库，作为日后设计和质量评定的有效参考标准。另外，为了确保相关资源及时到位，还应该建立模具用度表、易损件清单、加工工艺编制，热处理件明细表、材料清单、制尺度件明细表、加工工艺编制、自制件明细表、尺度件明细表、外购件明细表、汇总模具零件明细表。严格规范检测手段，建立质检部分，结合出产进度治理、计划治理，消除“差未几”的侥幸心理，只有这样才能够有效地加强设计、操纵者的责任心，确保模具各零配件的精度。
2.2 加强压铸模具防锈保养
压铸模具防锈剂本产品由石油溶剂、成膜材料和多种优质防锈添加剂调制而成，适用于生产及存放中塑胶模具和压铸模具的防锈保养，亦适用其它金属工具及零件的防锈保养。透明软膜，不会硬化，在注塑过程中快速清除，符合环保和安全标准，具有抗氧化、抗酸、抗腐蚀、防潮、排水等功能，保护期一年以上，尤其适合经常加工透明制品的模具保养。超强渗透性和吸附性能够在模具表面及各种金属表面形成独有的水分、空气置换成分有效阻止各种不利因素对金属表面的侵蚀，实现模具的长时间和全面的防腐防锈。使用前将需要防锈保养的模具清洗干净（用绿纳模具清洗剂清洗后，再使用绿纳模具防锈剂保养，可达到最佳的保养效果），使用时将防锈剂摇匀，距模具表面15-20厘米处均匀喷射，形成一层薄膜就能提供足够的防锈保护，使用时保持环境通风，避免存放于阳光直射处或暴露超过50℃的环境中，避免触及眼睛。主要性能指标：原液外观：透明；比重：0.78克/立方厘米（DIN51757）；膜层类型：蜡状软膜；不挥发含量：29%；适用范围：适用于所有金属，对塑胶和橡胶无损害；温度范围：-20℃～15℃；盐雾试验：通过（50℃，72小时，45＃钢片）；保护类型：室内干燥清爽环境；环境标准：符合蒙特利尔协定，欧盟RoHS标准。
2.3 加大科技投入，提高模具使用寿命
对于模具使用的压铸企业而言，模具寿命是非常值得关注的，但是，实际上绝不仅仅只是模具热处理和模具型腔材料才影响模具寿命，其实影响模具寿命的重要因素还有模具强度、模具结构等，模具加工手段、加工工艺同样对于模具寿命更为重要。如果模具强度不够、模具结构不合理也会大大影响模具寿命。所以，我们必须加大科技投入，提高模具寿命、提高模具设计制造水平，为压铸企业提高经济效益提供条件。
我们一方面应继续在表面处理、热处理、模具材料、先进加工技术和工艺等方面加大研究力度。我们另一方面要加以改进模具结构设计等方面，提高模具制造水平。目前德国、日本的模具企业已开始采用先进的加工技术和加工中心，减少模具表面的硬质层，硬加工模具型腔，这样一来在很大程度上提高了模具寿命。
2.4 正确选用压铸模具材料
压铸模零件中最重要的零件是与金属液接触的成型工作零件，通常用热作模具钢制成。按性能分，它属于高热强热模钢；按合金元素分，它属于中合金热模钢。由于被压铸材料的温度差别较大，因而对压铸模的材料及性能要求也不同。用于制造锌合金、镁合金和铝台金的压铸模的材料，必须具有高的回火抗力和冷热疲劳抗力，及良好的掺氮（氮碳共掺）工艺性能：而用于铜合金压铸模的工作条件则更为苛刻，其材料还应具备高的热强性以防止变形和开裂，以及高导热性以减少温度梯度，从而降低热应力。因此，我国压铸界在充分挖掘3Cr2W8V钢种潜力的同时，积极开发用于压铸模的新钢种，其中最有代表性的新钢种为4Cr5MoSiVl。
3 结束语
总之，我们应从有利于压铸模具寿命方向出发，一切替顾客着想，一切从压铸生产实际出发，提高模具寿命，提高压铸生产效率，提高模具使用、维护的方便性，关注模具细节，提高制造、设计水平，这是我们未来的努力方向和研发方向，才能提升我国压铸行业的整体水平，只有这样才能提升中国复杂、精密、大型压铸模具水平。
关键词： 冷冲模；寿命；热处理；措施
中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）24-0018-02
0 引言
市场竞争日趋激烈化，现代企业必须坚持成本低、质量高、生产周期短的生产模式来参与市场竞争。冷冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，采用冷冲模生产的零部件，具有生产效率高、周期短、产品质量好及成本低等优点，因此被广泛应用。冷冲模作为冲压生产中最重要的工艺装备，其自身质量直接影响产品的质量优劣，同时模具在制造时占据生产成本中较大比重，若模具易失效、寿命短、质量低不仅影响产品质量，也会造成模具材料、加工工时等成本浪费。因此，提高冷冲模使用寿命，对降低生产成本和提高生产效率都有显著影响。
1 冷冲模的失效形式
模具因磨损或其他形式失效，直到不可修复并报废，在此之前所加工的冲压件数量称为模具寿命。冷冲模的常见失效形式有磨损失效、断裂或开裂、早期失效等。
1.1 磨损失效
冷冲模在使用过程中与成形坯料接触，因二者之间存在摩擦而造成模具的自然磨损。当磨损使模具尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役时，称为磨损失效。磨损失效是正常失效方式。冷冲模刃口的自然磨损分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。模具使用应控制在正常磨损阶段内，当出现急剧磨损应立即进行刃磨修复。
1.2 断裂失效
模具出现较大裂纹或分离为两大部分和数部分而丧失工作能力的现象称为断裂失效。按断裂性质不同，分为塑性断裂和脆性断裂。按断裂机理不同，分为早期断裂和疲劳断裂。早期断裂指在承受较大变形力或在冲击载荷作用下，裂纹突然产生并迅速扩展造成的断裂。疲劳断裂指在较低应力下，经多次使用裂纹缓慢扩展后发生的断裂。
1.3 早期失效
模具因某种原因出现崩刃、折断和碎裂等现象称为早期破坏，导致模具不能继续工作而失效。崩刃现象会在模具工作表面首先出现一些小裂纹，随着裂纹逐渐长大最终导致材料成片崩出。对产生崩刃、折断和碎裂的模具，须查找原因积极补救。
2 影响冷冲模使用寿命的因素
冷冲模寿命指在保证制件品质的前提下，所能冲出的制件数。影响冷冲模寿命的因素主要有模具结构设计、模具钢材选用、热处理与表面处理、模具制造工艺和冷冲模合理使用与维护保养等。
2.1 模具结构设计对寿命的影响
模具结构设计对冷冲模寿命影响很大，合理的结构使冷冲模工作时受力均匀，偏载减小，不易产生应力集中。冷冲模结构设计应保证足够的刚度、强度、对中性及合理的配合间隙，以保证制造出的冲压件符合要求。设计冷冲模凸模时应注意合理设计导向装置和保证对中性。针对有小孔、窄缝、尖角等薄弱部位，为减小应力集中应设计圆弧过度。在保证制件质量条件下合理增大配合间隙，可在一定程度上提高模具使用寿命，改善模具工作部件的受力情况，降低冲裁力、卸件力，减少刃口磨损。另外，模架应有良好的刚性与高精度的导向机构，可减小模具变形，降低工作零部件磨损提高使用寿命。
2.2 模具材料对寿命的影响
冷冲模在工作时除承受冲击载荷外，还要承受振动、摩擦、拉伸与弯曲扭转等载荷，容易发生疲劳断裂、磨损、变形等失效现象。因此，合理选择模具材料能从材料性能方面提高模具使用寿命。
根据冷冲模生产类型、工作条件和材料性能，尽可能选择高品质材料。选用材料的硬度应保证在58～64HRC，并且具有高强度和高耐磨性及足够韧性，能抵抗热处理时产生的变形。材料的工艺和加工性能要尽可能好，具有良好的锻造性能，淬硬性和淬透性以及机械切削性能，磨削加工性、热稳定性和耐热疲劳强度高。在大批量生产时，应选择使用寿命长的模具材料，如硬质合金、高耐磨模具钢等。
2.3 模具的热处理与表面处理对寿命的影响
模具的热处理对模具的性质与使用寿命影响很大，合理的热处理有利于提高模具基体的强度、韧性，减少变形与断裂。将热处理与冷加工合理配合，可提高模具的使用寿命。
模具表面强化是为了提高模具的耐磨性、耐腐蚀性及性能。常用的冷冲模表面强化方法有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。选用合适的表面强化处理工艺，可使冷冲模使用寿命提高几倍甚至几十倍。
2.4 其他方面对模具寿命的影响
模具制造工艺对模具的使用寿命关系很大，切削余量不足易导致模具发生早期磨损或开裂。压力机精度不高，也易使冲模损坏。此外，冲模的安装、操作、保管维护及使用剂等情况都可影响模具使用寿命。
3 提高冷冲模使用寿命的措施与途径
3.1 合理设计模具结构
冷冲模在冲裁板材时，冲裁轮廓的圆角半径（r）及板材的厚度（t）对模具的寿命有极大的影响。当r
3.2 合理选用模具材料及热处理方式
冷冲模工作部分，即凸模与凹模的材料选用有以下要求：模具材料要有高硬度和耐磨性，足够抗压、抗弯强度和适当的韧性。在选用材料时，国内主要选用5CrW2Si、9SiCr钢等，对性能要求较高的凸凹模，如制作电位器接触弹簧片冷冲模，由于该模具的凸模为异形薄长凸模，选用高速钢制造寿命较短，易出现崩刃或断裂造成早期失效，可选用6CrNiSiMnMoV钢制造凸模，可有效解决崩刃、断裂、早期失效及寿命短等问题。
热处理时，一般情况下凹模、冲头材料选用Cr12，其热处理加工工艺步骤如下：Cr12钢加热到1050～1080℃后空冷；经十字镦锻、反复锤打后球化退火并在850～870℃保温4h；再加热到960℃～980℃，经油冷却后在200～300℃时进行低温回火。热处理工艺参数的选择直接关系模具材料的内应力、耐磨性、切削加工性等各种性能。采用以上热处理工艺在生产制造过程中易产生开裂，有时甚至会在加工快要结束时产生裂纹造成很大损失。因此在改进中提出：球化退火前先在960℃～980℃进行一次正火，以消除网状二次渗碳体的形成得到良好的“球化体”组织，以获得好的加工性能；回火时温度尽量在150～250℃范围内，以得到最多量的回火马氏体从而使加工后的零件耐磨性、强度、硬度、韧性等都有所提高进而有效提高模具使用寿命。实验证明经改进热处理后凹模、冲头等零件的开裂现象减少，切削加工效果较以前有所提高，忽软忽硬现象已基本消失且耐磨性与韧性方面的效果得到明显提高。
3.3 通过其他方法提高模具寿命
冷冲模刃口状态是影响模具寿命不可忽视的重要因素，实验证明，刃口端有微小磨痕、裂纹、伤痕等缺陷，不仅影响冲切断面毛刺大小，而且直接影响模具寿命。通过磨削凸凹模，表面粗糙度为Ra0.8μm，加工后刃磨面仍存在微小裂纹等缺陷，为消除这些缺陷对刃面进行研磨抛光处理，改善冷冲模刃口状态，提高冷冲模使用寿命。
3.4 冷冲模合理使用与保养
为了提高冷冲模寿命及耐用度，提高冷冲件质量精度等级，要正确使用和合理保养冷冲模，包括模具的正确安装与调试；凸凹模间隙调整；模具的清洁、及维修保养等。
3.4.1 安装模具时，应正确调整凸凹模刃口相对位置，凸模进入凹模深度适中，保证工作可靠。
3.4.2 调整冷冲模时，为保证凸凹模间隙均匀，要对其配合间隙进行调整。
3.4.3 对模具进行日常和定期清理以保证冲压件质量。
3.4.4 对模具相关部件实施和定期维护，可保证模具工作时动作可靠。
参考文献：
[1]赵孟栋.冷冲模设计[M].机械工业出版社，2009，3.
【关键词】 模具；失效分析
一、塑料模具失效因素分析
（1）一般模具失效因素分析
一般模具制造中包括模具设计、选用材料、热处理机械加工、调试与安装等过程。根据调查表明：模具失效的因素中，模具所使用的材料与热处理是影响使用寿命的主要因素（详见表1），其比例约占70%，国内外的有关资料也表明了相同的结果。从全面质量管理的角度出发，不能把影响模具使用寿命的诸因素作为多项式之和来衡量，而应该是多因素的乘积，这样模具材料与热处理的优劣在整个模具制造过程中就显得特别重要。
（2）塑料模具失效因素分析
塑料模具的重要失效形式为磨损失效，局部塑性变形失效和断裂失效。
①当塑料模具使用的材料与热处理不合理，塑料模具的型腔表面硬度低，而耐磨性差，其表现为，型腔面因磨损及变形引起的尺寸超差；粗糙度值因拉毛而变高，表面质量恶化。尤其是当使用固态物料进入塑模型腔，它会加剧型腔面的磨损，故塑料模产生了磨损失效。加之，塑料加工时含有氯、氟等成份受热分解出腐蚀性气体HCl、HF，使塑料模具型腔面产生腐蚀磨损，形成侵蚀失效。
②局部塑性变形失效。塑料模具所采用的材料强度与韧性不足，变形抗力低；当填充的物料进入塑模型腔内，有超载、持续受热，周期受压，而应力分布不均匀，以及塑模型腔面硬化层过薄，从而使塑模产生局部的塑性变形而引起的表面皱纹、凹陷、麻点、棱角堆塌，超过要求限度而造成失效以及回火不充分等因素使塑料模具寿命缩短，过早的失效。
③断裂失效。塑料模具形状复杂，多棱角薄边，应力严重集中在韧性不足之外。同时，塑料模采用合金工具钢回火不充分，而发生断裂失效。从塑料模三种失效形式可知：选用合理的塑料模具材料与热处理，对它的使用寿命至关重要。故此，塑料模具材料的选用与热处理应满足下列要求：
A较高的硬度、良好的耐磨性、型腔硬度要求在HRC30～60，淬火硬度大于HRC55，并且有足够的硬化深度，心部有足够的强韧性，以免脆断，塑性变形。
B一定的抗热性，在150～250℃长期工作，不氧化、不变形，尺寸稳定性好。
C注射时，有腐蚀介质析出，要求有一定的耐蚀性。
D热处理变形小，对精密模具来说，要求变形小于0105%，并且有足够的淬透性。
E切削加工性能好，具有优良的抛光，耐磨性能，镜面抛光可达Ra011μm以下。
F焊接性，锻造工艺性能良好。
二、塑料模具合理选材与热处理的基准
随着对塑料模具的要求的提高，对模具钢材也提出了更多的要求。即希望提供更多、更好的具有高硬度镜面加工性能好，耐磨性能强的淬火，回火类新钢材。但是，还要根据塑料的类型以及对被成型的塑料制品的尺寸、精度、质量、数量不同的要求，并考虑已有制造模具的条件，来选用不同类型的塑料模具钢及其热处理。
（1）塑料模具钢的热处理
塑料模具如果采用常规的热处理质量无法保证，模具使用寿命短，材料的利用率仅为60%，为此，对塑料模具中所使用的钢材，应采用特别的热处理，以延长塑模使用寿命。
对于要求心部具有高的强韧性和表面层的耐磨性的塑料模具，可通过表面强化处理技术，提高耐磨性和使用寿命。然而表面强化技术，它不仅能提高塑模型腔表面的耐磨性，而且能使塑模内部保持足够的强韧性，这对于改善塑料模的综合性能，节约合金元素，大幅度降低成本，充分发挥材料的潜力，以及更好地利用新材料，都是十分有效的，实践证明：表面强化技术是提高塑模质量和延长其使用寿命的主要途径。其余塑料模具材料的热处理，由于篇幅有限本文不一一叙述。
采用电火花表面强化技术，它是通过火花放电作用，把一种导电材料（YT15、YT30）涂敷及渗透到另一种导电钢制模（45钢）的表面上，构成合金化的表面层，从而改变模具工作面的物理和化学性能的一种工艺方法。为了使被强化的45钢制模具的基体表面光洁，事先必须将模具基体（45钢）的工作面和电极表面清洗干净，然后手握D9110强化机将电极（YT15、YT30）沿模具（45钢制作）工作面移动，并保持一定的压力，使火花放电均匀连续。经电火化强化之后，被强化表层（显微）硬度可达HV1100～1400，甚至更高。其强化层与结合牢固，耐冲击、不剥落。强化处理时，工件处于冷态，且放电点极小，时间短，没有退火变形等现象，这大大提高模具型腔面的耐热性、耐磨性、热硬性和耐蚀性，生产实践证明，经电火花表面强化后，挤出塑料模使用寿命可提高1倍以上，强化层在使用过程中磨损后，还可以重新进行强化。
三、塑料模选用材料的发展方向
塑料模具对钢材的质量和性能有一些特殊要求。例如：热处理变形小，研磨与抛光性能好，光洁度高，有较强的花纹刻蚀性，尺寸稳定，有别于其他模具材料，尤其是型腔复杂，高精度的塑料模具对模具的选材有更高的要求，但模具钢直接影响模具的寿命。现有的国产传统的模具钢从品种质量、性能等方面都不能满足现代化的生产需求，于是国内又开发与研制了一些新型的塑料模具钢，以供选用。
（1）5CrMnMoVSCo（5NiSCo）高韧性易切削塑料、模具钢，这种钢材在国内是首创，其切削加工性、等向性、韧性和可锻性均好。5NiMoSCo—预处理采用调质工艺，其淬火温度为890～900℃，油淬之后，硬度在HRC60以上，650℃回火后，予处理硬度为HRC35，其切削加工性同退火状态的45钢，可顺利地进行多种切削加工。
（2）SM1和SM2塑料模具钢
它属于硫系易切削模具钢，用于要求高的注射模、压铸模，效果良好。两种模具钢中的元素，S以MnS型微粒夹杂存在，可以起到减少切削力和易于断屑的作用。SM1锻轧之后，迅速退火，而SM2则不用退火，直接经时效和预硬化处理可使用。二种钢经570℃氮化后，心部基体强度不变，表面硬度可达HV1100。SM2可氮化与时效同时进行。
四、结语
在选用塑料模具材料时，必须充分地把握住所使用材料的热处理特性，弄清楚材料方向对尺寸变化的关系及回火温度对硬度的关系非常重要。特别要重视材料的方向对尺寸变化量的影响，在取材的方向上应与热处理后尺寸变化的方向相同，不然会影响制件的形状和精度，严重时会使模具不符合质量要求，对于精密塑料模具在进行热处理时不应出现氧化和脱碳等缺陷，应在无氧化的环境中加热，即进行真空热处理。
参考文献
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[2] 李智博，张贺宗，郭健.浅谈失效成因及其预防与改进[J].中国冶金.2006（09）
【关键词】绿色设计与制造；模具；发展；应用
0.前言
绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Manufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等，是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低，并使企业经济效益和社会效益协调优化。而在制造业中，模具的使用量超过了一般的设备，它的生产技术影响着国家制造水平的高低。基于绿色制造技术的原则和目标，在模具制造中使用这项技术，能以最低的能源消耗换来最高的经济效益和社会效益。本文将阐述绿色制造的设计和加工工艺，并且就它在模具的应用中所产生的作用进行分析。
1.模具与绿色制造
1.1传统设计和绿色设计
模具生产是制造工业化的基础，传统的模具设计和生产过程是资源的浪费过程，一旦开模，那么模具材料就很难再次利用，因此模具设计和制造中，资源利用率很低，能源浪费严重，并且模具生产中含有的有害物质会严重污染生态环境，危害人体健康。而绿色制造模式是一个闭环系统，能从设计、制造、使用一直到产品报废、回收，减少整个寿命周期对环境影响，提高资源利用率，也就是说要在产品整个生命周期内，考虑产品环境属性，改变原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量。传统设计和绿色设计相比，前者多注重如何制造出合格的模具，后者能在环保基础上考虑材料的合格性，并且会考虑到模具的回收再利用。而传统设计的产品在使用后大多数都是废弃的“垃圾”，回收率低下，严重污染环境。
1.2绿色模具材料的选择
模具基础是模具材料的选择，是否属于绿色产品，对最后产品的形成有着重要影响。因此在考虑到环境问题的基础上，绿色模具材料应该符合低能耗、低成本、少污染的特点，而少污染材料是指在加工过程中，没有产生或者较少产生污染物的材料，能便于回收，可以多次重复使用或者可降解。例如，可以使用优质镜面模具钢加工型腔，采用不锈钢来加工防腐模具，以镍磷镀代替电镀铬。这些材料与技术相比传统设计材料和技术能减少对环境的污染，也能降低成本。
1.3绿色模具的设计
绿色制造的首要考虑因素是产品的使用年限，对于一些冲压模具，可以采用一模多形、一形两用或者拼装式等手段改进结构，采用弹性卸料板，合理选取冲压间隙值，借此来提高模具的使用率。最大限度提升模具使用寿命，应该选择适当的模面位置，选择合适的模具造型，利用有效的锻造制造设备，这样也能方便模具的拆洗和零件的更换。拆洗和更换，能够为模具的长期使用提供有效保障，并且在一定程度上减少污染。绿色模具材料具有很高的可回收性，因此在设计过程中，使用节能环保材料，减少特殊工具的连接件，选择可重复利用的零部件，便于拆卸联接，尽量减少焊接、铆接、胶接的出现，这样能够更有利于对模具损坏部分的维护。
模具设计要求规范化、标准化、系列化，这些是在模具专业化生产过程中提高质量、缩短周期、降低成本的有效措施。多重规格的标准模架和配件，能使有限的资源得到充分利用，不仅节约了资源，而且能方便加工管理。在模具设计过程中，机械生产车间会产生严重的噪音污染，不仅影响周边环境，而且会对操作人员的身体产生极大的冲击，对耳朵健康造成很严重的威胁。所以，在进行设计的时候应该采取措施减少噪音的产生，甚至消除噪音。消除噪音的方法有很多，在制造过程中可以使用摩擦离合器代替原有的刚性离合器，在噪音产生部位上使用隔音罩，或者使用有减震器的无冲击模架。
在技术方面，采用模具CAD/CAPP/CAM一体化。目前国内CAD三维技术被广泛运用。采用CAD技术能够减少设计图纸的使用，节约资源和能源，并且能运用这些技术对模具成品进行分析，了解材料的流动情况，产品强度、刚度和抗冲击力度，能够在第一时间了解到产品的使用情况。模具的包装设计也必须面向环境，确保包装材料从简或者使用绿色包装材料。很多包装材料都是难降解或者难以回首的材料，最后只能进行焚烧或者掩埋，这些材料的使用不仅浪费了资源，而且很大程度上污染了环境。因此，包装上应该采取无毒、无公害、易回收、易降解的环保材料与设计。
目前科技发展日新月异，模具制造与更新步伐不断加快，因此绿色模具在使用后，应该遵循回收再利用的原则，即根据模具的使用磨损情况，将其中一些可再用部分进行拆卸并进行加工维护，方便再次使用，而剩下的则作废料处理。
2.绿色模具的加工工艺
制作绿色模具必须采用绿色工艺，这是提高绿色制造的重要手段，不仅能为企业提高紧急效益，还能减少对环境的影响。绿色模具的制造工艺能够改善劳动条件，减少污染物的用量和排放量，减少对环境的污染，减少操作者的健康威胁，并且能确保成型模具可以适应生产生活的需要。目前绿色制造工艺有快速成型技术、虚拟现实技术、高速切削、激光加工等方法。
快速成型技术又称快速原型技术，是利用计算机辅助设计、精密机械、数控、激光技术和材料科学技术，采用离散、堆积原理将所需要加工的零件利用CAD技术转化为实物原型，这样方便检测物体设计质量和功能。虚拟现实技术与快速成型技术类似，都是通过计算机及相关设备对于物体全面建模和仿真，有利于减低成本，缩短生产周期。高速切削能将产品加工得非常光滑，减少因为再加工所造成的材料损耗和抛光时间，有利于提高生产效率。激光加工不同于传统刀具切削，不会产生很多的切削，也不会损坏刀具和产生噪音。作为绿色制造加工技术，激光加工是非接触、无磨损、无噪音、无切削的加工技术，不会对环境产生很大的影响，因此值得采纳。
【参考文献】
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[2]丁绍兰，王睿.绿色技术在皮革工业中的应用[J].皮革科学与工程，2008，5（3）：44-46.
关键词:模具质量;要求;基本途径
近年来,世界范围内制造业的竞争变得越来越激烈,企业在尽可能短的时间内高效率、低消耗地为顾客提供个性化高质量产品的能力,已成为企业竞争能力的一个标志。模具被称为工业之父,模具质量的高低,将直接影响到产品的质量、产量、成本、新产品投产及老产品更新换代的周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力,因此经济形势对模具的质量提出了越来越高的要求。那么如何才能更合理地提高模具质量呢?也就是说,怎么样才能让模具在高精度、低成本、高效率条件下,更长时间地、更多模次地生产出质量合格的制件呢?这已经越来越成为人们关注的焦点。
一、模具质量要求
1.制品质量:制品尺寸的稳定性、符合性,制品表面的光洁度、制品材料的利用率等等;
2.使用寿命:在确保制品质量的前提下,模具所能完成的工作循环次数或生产的制件数量;
3.模具的使用维护:是否属最方便使用、脱模容易、生产辅助时间尽可能的短;
4.维修成本、维修周期性等等。
二、提高模具质量的基本途径
(一)首先制件的设计要合理,尽可能选用最好的结构方案,制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。
(二)模具的设计是提高模具质量的最重要的一步,需要考虑到很多因素,包括模具材料的选用,模具结构的可使用性及安全性,模具零件的可加工性及模具维修的方便性,这些在设计之初应尽量考虑得周全些。
1.模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求,还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度,当然还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如:冲裁模的主要失效形式是刃口磨损,就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料;冲压模主要承受周期性载荷,易引起表面疲劳裂纹,导致表层剥落,那就要选择表面韧性好的材料;拉深模应选择磨擦系数特别低的材料;压铸模由于受到循环热应力作用,故应选择热疲劳性强的材料;对于注塑模,当塑件为ABS、PP、PC之类材料时,模具材料可选择预硬调质钢,当塑件为高光洁度、透明的材料时,可选耐蚀不锈钢,当制品批量大时,可选择淬火回火钢。
2.模具结构设计时,尽量结构紧凑、操作方便。还要保证模具零件有足够的强度和刚度;在模具结构允许时,模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡,以避免应力集中;对于凹模、型腔及部分凸模、型芯,可采用组合或镶拼结构来消除应力集中,细长凸模或型芯,在结构上需采取适当的保护措施;对于冷冲模,应配置防止制件或废料堵塞的装置(如:弹顶销、压缩空气等)。与此同时,还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。
3.在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围,特别是易损件更换时,尽可能减少其拆装范围。
(三)模具的制造过程也是确保模具质量的重要一环,模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况,除掉设备自身精度的影响外,则需通过改善零件的加工方法,提高钳工在模具磨配过程中的技术水平,来提高模具零件的加工精度;若模具整体装配效果达不到要求,则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高,对模具的总体质量将会有很大影响。
因此,为保证模具具有良好的原始精度-原始的模具质量,在制造过程中首先要合理选择高精度的加工方法,如电火花、线切割、数控加工等等,同时应注意模具的精度检查,包括模具零件的加工精度、装配精度及通过试模验收工作综合检查模具的精度,在检查时还需尽量选用高精度的测量仪器,对于那些成形表面曲面结构复杂的模具零件,若用普通的直尺、游标卡就无法达到精确的测量数据,这时就需选用三坐标测量仪之类的精密测量设备,来确保测量数据的准确性。
(四)对模具主要成形零部件进行表面强化,以提高模具零件表面耐磨性,从而更好地提高模具质量。对于表面强化,要根据不同用途的模具,选用不同的强化方法。例如:冲裁模可采用电火花强化、硬质合金堆焊等,以提高模具零件表层的耐磨性和抗压强度;压铸模、塑料模等热加工模具钢零件可采用渗氮(硬氮化)处理,以提高零件的耐磨性、耐热疲劳性和耐磨蚀性;拉深模、弯曲模可采用渗硫处理,以减少摩擦系数,提高材料的耐磨性;碳氮共渗(软氮化)可应用于各类模具的表面强化处理。另外,近几年发展起来的一种称为FCVA真空镀金刚石膜技术,能在零件表层形成一层与基体结合异常牢固又十分光滑均匀密实的保护膜,这种技术特别适合于模具表面保护性处理,也是提高模具质量的一种效果显著的方法。当然,如果制件属试制产品或生产批量相当小的话,就不一定非要进行模具零件的表面强化处理。
(五)模具的正确使用与维护,也是提高模具质量的一大因素。例如:模具的安装调试方式应恰当,在有热流道的情况下,电源接线要正确,冷却水路要满足设计要求,模具在生产中注塑机、压铸机、压力机的参数需与设计要求相符合等等。在正确使用模具时,还需对模具进行定期维护保养,模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注油,对于锻模、塑料模、压铸模之类模具在每模成形前都应将剂或起模剂喷涂于成形零件表面。对模具进行有计划的防护性维护,并通过维护过程中的数据处理,则可预防模具在生产中可能出现的问题,还可提高维修工作效率。
三、结束语
要想提高模具的质量,首先必须每个环节都要考虑到对模具质量的影响,其次还须通过各部门的通力合作。模具的质量是模具企业自身实力的真实体现。
关键词：3D打印技术；模具制造；第三次工业革命；制造力
模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、仪表、家电和通信等产品中60%-80%的零部件都依靠模具成型，模具质量的高低在很大程度上决定了产品质量的高低，模具又被称为“百业之母”，所有工业产品莫不依赖于模具才得以大批量生产。CNC加工是在制造模具时最常用的技术。虽然它能够提供高度可靠的结果，但是非常昂贵而且浪费时间。在这样一个新形势下3D打印技术应运而生。它具有的节省材料、快速成型、精准制造等优点使得其在模具制造中逐步兴起。
1.我国模具制造技术的现状
我国目前已成为世界上净出口模具最多的国家，虽然能生产大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件等模具，但是总体技术水平不高，与国外发达国家相比仍然有较大差距。
1.1模具寿命低
影响模具寿命的因素较多，其中模具材料是重要因素，由于我国模具钢品种少、质量低、性能差，大多数模具钢是上世纪70-80年代研制的，种种原因，真正使用的量较少，导致模具寿命低。比如国外硅钢片冲模总使用寿命为500万次以上，而国内一般为50-60万次，最高只达到150万次。国外热锻模使用寿命为50万次，国内只有3-5万次。
1.2生产周期长
我国模具钢市场80%左右是黑皮圆棒料，品种单一。扁钢、精料、经过预硬化的材料和制品以及标准件在市场上极少见，精料化、制品化程度低。模具制造厂通常将圆棒料改锻成扁钢或模块，绝大多数采用自由锻，很少采用模锻和三镦三拔的工艺。因此锻件的内在质量较差，外形尺寸偏大，造成加工余量大，所以国内模具钢利用率低（只有50%左右），影响模具制造周期。
1.3新材料推广宣传力度不够
国内常用的模具钢基本上是从20世纪50年代初沿用下来的老式钢材，许多生产企业长久以来只知道常用的几种钢，生产工艺落后，技术水平低下。
2.我国3D打印技术发展现状
我国3D印技术的研究工作起步于20世纪90年代初，最早进行3D打印技术研究的科研机构包括华中科技大学、西安交通大学、清华大学、上海复旦大学、浙江大学、西北工业大学和北京隆源自动成型有限公司等。这些科研机构早期在各成型工艺和成型设备的研究和开发方面各有侧重，也取得了许多重要成果。如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型的商品化设备等。
近年来在国家科学技术部及省市有关部门的支持下，我国已经在深圳、天津、上海、西安、重庆等地建立了一批向企业提供3D打印技术的服务机构，也涌现出了一大批市场化的民营公司投资的3D打印服务机构并开始起到了积极的作用，推动了3D打印技术在我国的广泛应用。目前3D打印市场已经度过了启蒙期，正处于快速发展的阶段。但是也面临着创新升级的瓶颈。与发达国家相比，我国的3D打印还停留在概念层面，暂无成熟的营利模式。以3D为主业的上市公司盗亢苌伲规模很小；从应用层面来讲低端运用已趋于饱和，工业级则由于成本高、技术欠缺等问题，市场比仅占20%～30%。近几年随着国家相关政策的出台，在国家十三五规划和倾向高新尖产业方针的背景下，3D打印将会迎来巨大的发展机遇。
3.3D打印技术在模具设计与制造中应用的优点
3D打印一个的一个非常有前途的应用就是在模具上直接生产。比如成型（吹塑、LSR、RTV、EPS、注塑等）、铸模（熔模、砂模等）、机械加工、装配和检验、机器人末端执行器等环节。与传统模具制造过程相比3D打印模具拥有以下优点：
3.1节省模具生产周期
3D打印可以自动、快速、直接和比较精确地将计算机中的三维设计转化为实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短了产品研发周期。它能够在数小时内成形，让设计人员和开发人员实现了从平面图到实体的飞跃。在以往，由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具，公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产准备时间，以及使现有的设计工具能够快速更新，3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期跟得产品设计周期的步伐。成为企业创新的驱动源，促进了产品的更新换代。
3.2节约了制造成本
如果说当下金属3D打印的成本要高于传统的金属制造工艺成本，那么成本的削减在塑料制品领域更容易实现。金属3D打印的模具在一些小的、不连续的系列终端产品生产上具有经济优势，或者针对某些特定的几何形状更有经济优势。尤其是当使用的材料非常昂贵，且传统的模具制造材料报废率很高的情况下，3D打印具有成本优势。此外，3D打印在几个小时内制造出精确模具的能力也会对制造流程和利润产生积极的影响。尤其是当生产停机或模具库存十分昂贵的时候。3D打印的灵活性使工程师能够同时尝试无数次的迭代，并可以减少因模具设计修改引起的前期成本。
3.3提高了精准制造能力
通常，金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构并能产生完全致密的打印部件，与那些锻造或铸造的材料相比，其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程师带来了无限的选择以改进模具的设计。当目标部件由几个子部件组成时，3D打印具有整合设计，并减少零部件数量的能力。这样就简化了产品组装过程，并减少了公差。此外，它能够整合复杂的产品功能，使高功能性的终端产品制造速度更快、产品缺陷更少。例如，注塑件的总体质量要受到注入材料和流经工装夹具的冷却流体之间热传递状况的影响。如果用传统技术来制造的话，引导冷却材料的通道通常是直的，从而在模制部件中产生较慢的和不均匀的冷却效果。而3D打印可以实现任意形状的冷却通道，以确保实现随形的冷却，更加优化且均匀，最终导致更高质量的零件和较低的废品率。此外，更快的除热显著减少了注塑的周期，因为一般来说冷却时间最高可占整个注塑周期的70%。
