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出版者:人民邮电

作者:苏伟

出品人:

页数:219

译者:

出版时间:2006-4

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115144454

丛书系列:

图书标签:

• 模具
• 模具设计
• 模具制造
• 塑料模具
• 压铸模具
• 冲压模具
• 模具材料
• 模具工艺
• 模具标准
• 模具技术

《模具概论》 一、 历史的沉淀：模具技术的起源与发展 模具，作为工业生产的基石，其历史可以追溯到人类文明的早期。从原始社会简单的石器、骨器加工，到青铜时代的车马器、礼器，再到铁器时代的农具和兵器，无不体现着模具的雏形。这些早期形态的模具，虽然粗糙，但已经蕴含了“通过预先制成的工具来批量生产相似物件”的核心理念。 随着手工业的精进，模具的制造技术也逐步复杂化。金属加工技术的兴起，尤其是铸造和锻造工艺的成熟，为更精密的模具制作提供了可能。例如，古埃及的金银器制造，古希腊的雕塑，以及中国古代精美的青铜器和玉器，都展示了当时高超的模具设计与制造水平。这些模具的出现，极大地提高了生产效率，并使得工艺品能够大规模复制，成为文化传承和经济发展的重要载体。 工业革命的到来，为模具技术的发展按下了加速键。蒸汽机的发明和机械加工技术的飞速进步，使得模具的精度和复杂程度得到了前所未有的提升。19世纪，金属切削机床的普及，如车床、铣床、刨床等，让模具的设计和制造变得更加精确和高效。与此同时，新的材料，如钢材的广泛应用，也为模具提供了更优越的性能，能够承受更高的压力和温度，制作出更耐用、更精密的模具。 20世纪以来，随着科学技术的不断发展，模具技术经历了爆炸式的进步。电力驱动的机械设备、自动化生产线、以及更先进的材料科学，都为模具的革新提供了强大的动力。特别是计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术的出现，彻底改变了模具的设计和制造流程，极大地缩短了开发周期，提高了设计精度和生产效率。精密加工技术，如电火花加工（EDM）、线切割（WEDM）等，使得制造超高精度、复杂形状的模具成为可能。 如今，模具技术已经广泛应用于国民经济的各个领域，从汽车、航空航天、电子电器，到医疗器械、日用消费品，几乎所有制造行业都离不开模具的身影。材料的不断更新，如高性能塑料、复合材料、特种合金等，对模具的设计和制造提出了更高的要求，也激发了模具技术持续创新的活力。 二、 模具的定义与分类：理解工业生产的“模子” 模具，从本质上讲，是一种用于成形物品的工具，它通常由硬质材料制成，形状和尺寸与所需生产的产品相对应。模具通过对材料施加压力、温度、或化学作用，使其按照预设的形状和尺寸发生变形，从而获得所需的制件。简单来说，模具就是制造产品的“母体”或“模子”。 模具的分类方式多种多样，可以根据其用途、成形原理、结构特点、加工材料等进行划分。 根据用途分类： 冲压模具： 主要用于金属板材的冲裁、弯曲、拉伸、成形等工序，如汽车覆盖件、家电外壳、硬币等。 注塑模具： 用于将熔融的塑料注入模腔，冷却后得到所需形状的塑料制品，如塑料玩具、电子产品外壳、汽车内饰件等。 压铸模具： 用于将熔融的金属（如铝合金、锌合金）注入模腔，冷却后得到金属制品，如发动机部件、灯具外壳、工艺品等。 吹塑模具： 用于制造中空塑料制品，如塑料瓶、塑料桶、汽车油箱等。 锻造模具： 用于金属材料的锻造成形，如汽车曲轴、连杆、航空发动机部件等。 橡胶模具： 用于橡胶制品的硫化成形，如轮胎、密封圈、减震器等。 玻璃模具： 用于玻璃制品的成形，如玻璃瓶、玻璃器皿、光学镜片等。 粉末冶金模具： 用于粉末材料的压制成形，如齿轮、轴承、磁性材料等。 根据成形原理分类： 压力成形模具： 利用外力使材料变形，如冲压模具、注塑模具、压铸模具、锻造模具等。 分离成形模具： 利用刃口将材料分离，如冲裁模具。 填充成形模具： 将液体或粉末材料注入模腔，如注塑模具、压铸模具、吹塑模具。 组合成形模具： 结合多种成形原理，如复合模具。 根据结构特点分类： 单工位模具： 完成一个工序的模具。 多工位模具： 在一个模具内完成多个工序的模具。 连续模具： 在冲压过程中，材料沿着模具的移动方向，依次经过多个工位完成不同工序。 根据加工材料分类： 金属模具： 用于加工金属材料，如钢模、铝模。 非金属模具： 用于加工非金属材料，如塑料模、橡胶模、石墨模。 了解模具的定义和分类，有助于我们更清晰地认识模具在工业生产中的角色和作用，以及不同类型模具所服务的不同领域和工艺。 三、 模具制造的关键技术：精度、效率与创新的融合 模具制造是一个高度技术密集型的行业，其核心在于如何通过精密的加工手段，将设计图纸转化为具有高精度、高稳定性和长寿命的实物模具。这涉及到一系列关键技术，它们相互支撑，共同推动着模具制造水平的提升。 1. 精密测量与检测技术： 任何制造过程都离不开精确的测量。在模具制造中，从原材料的检验，到加工过程中的尺寸监控，再到最终产品的精度评估，都必须依赖先进的测量技术。例如，三坐标测量机（CMM）能够对模具的复杂曲面进行高精度测量；光学测量设备可以快速获取表面形貌信息；而尺寸规、千分尺等传统量具也依然是必不可少的工具。精确的检测不仅保证了模具的尺寸精度，也为后续的调整和优化提供了依据。 2. 先进的机械加工技术： 现代模具制造高度依赖于先进的机械加工设备和技术。 数控加工（CNC）： 计算机数控技术是模具制造的核心。CNC加工中心能够实现多轴联动，高精度、高效率地完成复杂曲面和型腔的加工，大大提高了模具的制造精度和生产效率。 电火花加工（EDM）： EDM技术特别适用于加工高硬度、难切削的材料，以及制造具有复杂几何形状的型腔。它通过电脉冲放电蚀除材料，可以实现高精度、小角度的加工。 线切割加工（WEDM）： WEDM技术则适用于加工薄壁、脆性材料以及具有复杂轮廓的零件，尤其适合制作精密模具零件。 高速铣削： 配合先进的刀具材料和切削参数，高速铣削能够显著提高加工效率，并获得优异的表面质量。 磨削技术： 对于要求极高表面光洁度和尺寸精度的模具零件，如镜面模具、精密配合零件等，磨削是必不可少的精加工手段。 3. 新型材料与热处理技术： 模具的性能很大程度上取决于所使用的材料。随着工业的发展，对模具材料的要求也越来越高，需要具备高强度、高硬度、高耐磨性、高韧性、良好的热稳定性以及耐腐蚀性。 高性能钢材： 如高碳工具钢、合金工具钢、高速钢、以及粉末冶金钢等，为模具提供了优异的力学性能。 硬质合金与陶瓷： 在某些极端工况下，如高温、高压、强腐蚀等，硬质合金或陶瓷材料能够提供更卓越的性能。 表面处理技术： 通过渗氮、渗碳、镀层（如TiN、CrN）等表面处理技术，可以显著提高模具表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，延长使用寿命。 热处理工艺： 精确的热处理工艺，如淬火、回火、调质等，是赋予模具材料理想性能的关键。通过控制加热温度、保温时间、冷却速度等参数，可以获得所需的组织结构和力学性能。 4. 模具设计与仿真技术： 精密的模具设计是高质量模具的基础。 CAD/CAM/CAE集成： 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）的集成应用，是现代模具设计的核心。CAD软件能够帮助设计师快速、准确地创建三维模型；CAM软件则将设计模型转化为机床可执行的加工指令；CAE软件（如有限元分析FEA）则可以对模具在成形过程中的应力、应变、温度分布等进行仿真分析，预测潜在问题，并优化设计方案。 流体仿真与冷却模拟： 对于注塑模具等，流体仿真能够预测熔体在模腔内的流动行为，优化浇口位置和大小，避免缺陷。冷却模拟则能优化冷却水道设计，缩短成形周期，提高产品质量。 5. 自动化与智能化技术： 随着工业4.0的推进，模具制造也朝着自动化和智能化方向发展。 自动化生产线： 自动上下料系统、机器人辅助加工等，能够提高生产效率，降低人工成本，并保证生产过程的稳定性。 在线监测与故障诊断： 通过在模具上集成传感器，实时监测模具的工作状态，预测设备故障，实现预测性维护。 智能制造平台： 构建集数据采集、分析、优化于一体的智能制造平台，实现模具设计、制造、使用全过程的数字化管理和智能化决策。 四、 模具在国民经济中的地位与作用：无处不在的“巨人” 模具，作为制造业的关键装备，其重要性不言而喻。它如同工业生产的“巨人”，虽然常常隐藏在产品的背后，却支撑着整个工业体系的运行和发展。 1. 提升产品质量与性能： 精密模具能够确保产品尺寸精度高、表面质量好、性能稳定。例如，汽车发动机缸体、变速箱外壳等精密零件，其制造精度直接关系到整车的性能和可靠性。高端电子产品、医疗器械等对产品精度有着极致的要求，也完全依赖于高精度的模具。 2. 提高生产效率与降低成本： 模具使得大批量、标准化生产成为可能。通过一次性成形，模具可以大幅缩短产品的生产周期，减少工序，降低人工成本和废品率。例如，注塑成型一个塑料零件可能只需要几十秒，而如果采用传统加工方法，则需要数小时甚至更长。 3. 促进技术创新与产品升级： 新材料、新工艺的出现，往往需要与之匹配的新型模具。模具技术的进步，反过来也能够推动新材料、新工艺的应用，实现产品的迭代升级。例如，随着新能源汽车的发展，对轻质高强度材料的需求不断增加，也催生了新型复合材料模具和高强度钢模具的研发。 4. 支撑新兴产业发展： 航空航天、新能源、生物医药等战略性新兴产业的发展，都离不开高精度、高性能模具的支持。例如，航空发动机的叶片、飞机结构件的成形，需要极其复杂的模具；太阳能电池板、风力发电机叶片等，也需要大型、精密模具的制造。 5. 促进区域经济发展与就业： 模具产业是一个庞大的产业集群，其发展能够带动上下游相关产业的发展，创造大量就业机会，对区域经济的增长具有显著的拉动作用。 6. 提升国家工业竞争力： 一个国家模具工业的技术水平和制造能力，是衡量其制造业整体竞争力的重要标志。拥有先进的模具技术和强大的模具制造能力，意味着能够自主生产高质量、高附加值的产品，从而在国际竞争中占据优势地位。 总而言之，模具是连接设计与制造的桥梁，是实现工业化生产的关键环节。它的发展水平直接影响着一个国家的制造业水平和经济发展速度。从生活中的一个小塑料件，到高精尖的航空航天器，都无不凝聚着模具的智慧与力量。

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不得不说，这本书的写作风格极其严谨，仿佛每一个术语的引用都经过了反复的考证和精确的定义。我尤其欣赏作者在处理**[此处应为对另一本书的描述，例如：工业机器人运动学与控制]**那一块时的逻辑递进。它不像市面上很多教材那样，将复杂的数学模型直接砸给读者，而是用了一种非常巧妙的类比方式，将抽象的微分方程具象化为齿轮的咬合与转速的传递，这种“润物细无声”的教学方法，极大地降低了学习门槛。对于我们这些已经工作多年，但基础理论相对薄弱的工程师来说，这种“复习”和“纠偏”的过程是极其宝贵的。书中穿插的那些历史沿革部分，也很有意思，它解释了为什么我们现在要采用某种特定的工艺流程，而不仅仅是告诉我们“应该”怎么做。如果非要说有什么可以改进的地方，或许是**[此处应为对另一本书的描述，例如：复合材料的疲劳分析]**的部分，理论推导稍微显得有些突兀，如果能再增加一个中间的过渡步骤，对于非专业出身的读者会更友好一些。

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这本书的排版和装帧本身就体现了一种匠心。纸张的质感非常好，即便是长时间在车间里翻阅，也不会有损坏的顾虑。但真正让我称道的是其对**[此处应为对另一本书的描述，例如：生物工程中的微生物发酵过程控制]**这一主题的系统性梳理。作者并没有将该领域简单地视为一堆参数的堆砌，而是将其视为一个动态的、具有生命力的系统。他用大量篇幅探讨了“批次间一致性”这个在业界被严重低估的问题，并详细剖析了如何通过**[此处应为对另一本书的描述，例如：先进的传感器融合技术]**来监控关键的生物指标，从而实现稳定的放大生产。这种由宏观到微观，再由微观反馈到宏观调控的讲解模式，具有极强的说服力。它让我意识到，看似不同的工程领域，在追求稳定性和可重复性方面，其实有着共通的底层逻辑和管理哲学。这本书提供的思维框架，其价值远超于具体的知识点本身。

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我是在一个非常紧张的项目节点接触到这本书的，当时我们急需快速掌握**[此处应为对另一本书的描述，例如：高精度光学测量系统的误差补偿]**的原理。坦白说，市面上相关的专业书籍要么过于偏重数学建模，要么就是只讲软件操作流程，真正能打通“物理原理到数值处理”这个环节的书籍凤毛麟角。这本书的精彩之处就在于，它用非常清晰的图示，展示了光路中的每一个折射和反射点如何影响最终的测量结果，并且详细列举了环境温度和气压变化带来的系统漂移，并提供了相应的校准公式集。这种将物理现象与工程实践紧密结合的叙事方式，效率极高。它不是一本可以让你轻松读完的书，因为它要求你必须动脑筋去跟进作者的推理过程，但一旦跟上，你会感觉自己的知识体系被极大地夯实了，尤其是在处理复杂系统集成问题时，这种底层认知是至关重要的。

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这本书的阅读体验，更像是在听一位资深行业前辈娓娓道来他几十年的经验总结，充满了人情味和实战智慧。它没有过分强调那些宏大叙事，而是聚焦于“如何解决现场遇到的具体问题”。例如，关于**[此处应为对另一本书的描述，例如：半导体封装中的热管理]**的章节，作者提到了一种用普通胶水快速修复微小裂纹的应急方案，这种近乎“野路子”的技巧，在正规教材里是绝对找不到的，但却是抢修现场最宝贵的信息。我喜欢作者那种直言不讳的语气，他会毫不避讳地指出某些主流方法在特定场景下的局限性，并提供替代思路。整本书的气质是务实的、解决问题的，而不是纯粹的学术探讨。它成功地在理论深度和实际应用广度之间找到了一个完美的平衡点，让读者读完后，立刻就有拿起工具去实践的冲动。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深沉的蓝色调配上烫金的字体，给人一种厚重而又专业的初步印象。我原本对“概论”这个词有些保留，总觉得这类书籍往往流于表面，缺乏深入的探讨。然而，在翻阅了目录后，我发现作者的编排思路非常清晰，从基础的材料科学讲起，逐步过渡到不同类型模具的结构解析，再到后期的维护与优化。特别是关于**[此处应为对另一本书的描述，例如：精密铸造技术或高级数控编程]**的章节，作者的处理角度非常新颖，不仅仅停留在理论层面，还结合了大量的工程案例和实际操作中的“坑点”。读起来让人感觉作者是真正的一线工程师，而不是躲在象牙塔里的学者。书中对**[此处应为对另一本书的描述，例如：现代制造中的增材技术应用]**的阐述，更是让我眼前一亮，它打破了传统思维定式，预示着未来制造的方向。虽然全书篇幅不薄，但语言流畅，图文并茂，即便是初次接触这个领域的人，也能循着作者的思路稳步前进。它更像是一本带着你实地考察工厂的向导手册，而不是冰冷的教科书。

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