随着人们对生活用品的美观度及功能要求越来越高，特别是塑料制件，现代模具内部结构设计得越来越复杂，模具结构也日趋复杂。自由曲面所占比例不断增加，因而模具设计与制造应根据产品的形状、尺寸与精度、质量等技术要求与生产批量来设计并进行制造。因此，研究模具的设计与制造技术、制造过程的实践经验以及生产过程的技术管理使之形成规范，对提高模具生产技术与管理水平至为重要。
一、模具设计与制造的发展历史
上世纪30年代以前，一般采用简单工具与设备，形成以手工制造模具的生产方式，也只能制造简单模具，其制造精度与质量完全取决于工人技艺和实际经验。上世纪30～70年代后期，是模具工业化生产方式的发展过程。其主要成就与特征有：广泛采用铣削、成形磨削工艺，并实现带精密孔距的圆孔与型孔加工的精密坐标磨削工艺技术；电火花成形加工和NC电火花线切割加工工艺的广泛应用，为高硬材料的型件提供了关键加工技术；实现了模具型件的专业化、系列化和标准化。随着模具标准化的发展，在生产中全面采用标准化进行设计与制造，不仅是模具工业化生产方式的重大成就和特征，也是实现现代化模具生产方式的重要技术基础。
随着计算机和机床工业的进步与发展，1980年以来模具
CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成为广泛的应用技术，它们与标准化相配合实现了模具设计与制造的信息化、数字化的模具生产方式。
二、模具的设计与制造过程
研究表明，模具的使用寿命与热处理、选材、结构、机械加工工艺、滑润、设计水平等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材和模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%，滑润和设备问题因素约占20%。因此，在模具设计和制造过程中，选材、模具结构、热处理工艺、加工工艺和改善模具的工作条件都能够提高模具的质量和使用寿命。
1.合理选用模具材料
选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法进行选择。在批量生产中，应选用耐用的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢；小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料；热锻模要选用具有良好的韧性、强度、耐模性和抗冷热疲劳性能的材料；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度大的合金钢；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸凹模时，选用不同硬度或不同材料的模具相搭配，模具使用寿命可提高5～6倍。
2.合理的模具结构
模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来零件符合设计要求。因此，对模具的主要工作零件要求导向精度高、同心度和中性好及冲裁的间隙合理。
在模具设计时，应着重考虑：凸模应注意导向支撑和对中保护，特别是设计小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命；对夹角、窄槽等薄弱部位，为了减少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径R可取3～5 mm；对于结构复杂的凹模采用镶拼结构，也可减少应力集中；合理增大间隙，改善凸模工作部分的受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨损减少。
3.模具的热处理工艺
从模具失效分析得知，45%的模具失效是由于热处理不当造成的。磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此对模具表面的加工质量要求非常高。但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳在所难免，模具的表面性能反而比基体差。采用热处理新技术是提高模具性能的有效措施。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理：基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形；表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
4.模具的整体强韧化工艺
模具既要有优良的整体强韧化性能，又要具有优异的型腔表面性能，才能提高模具使用寿命。为此，出现了在对模具整体强韧化的基础上再进行表面强化的各种处理工艺；对普通冷作模具钢采用低温淬火与低温回火处理，可达到增加韧性、减少脆性和折断的良好效果；对热作模具钢采用高温淬火与高温回火处理，可显著提高热作模具钢
的强韧性和热稳定性。例如，对于3Cr2W8V材料制成的压铸模，采用400～500℃及800～850℃的两次预先正火，而后进行高温淬火、回火处理，可提高韧性40%，模具寿命可提高一倍。
除此之外，还可采用形变热处理，形变热处理是把钢的强化与相变强化结合起来的一种强韧化工艺。形变热处理的强韧化本质在于获得细小的奥氏体晶粒，细化马氏体，增加马氏体中的位错密度，并形成胞状亚结构，同时促进碳化物的弥散硬化作用。
5.模具的表面强化热处理
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、电火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面强化法、离子注入法等离子喷涂法等。
6.模具的机械加工工艺
模具的机械加工工艺直接影响模具的使用寿命和产品的质量。由于模具形状多种多样而且精度要求高，因此在加工过程中除了使用普通机械加工设备外，还需一些电火花加工机床、电火花线切割机床和精密磨床等。对结构复杂且工艺要求特殊的模具，新型加工方法——模具特种加工(电加工)得到了快速发展。这种方法不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工，以达到形状尺寸和表面粗糙度的要求。实践证明，采用正确的加工工艺，能使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍，模具使用寿命提高50%，这一点对塑料模具尤为重要。
三、模具设计与制造的前景
模具CAM/CAPPE/CAPPC系统，是现代模具制造的主要方式，是模具CAD/CAE/CAM数字化设计与制造技术的重要组成部分，使工程技术人员借助于计算机对产品生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术，能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量。
采用计算机辅助制订模具的制造工艺过程(CAPP)，进行分析(CAPPE)，使之优化。同时，对质量、工时和费用进行控制(CAPPC)，形成模具CAM/CAPPE/CAPPC数字化制造技术系统。
上述论述表明，我们应注重研究现代模具设计与制造技术，即信息化、数字化制造技术的内容：模具制造工艺过程设计、模具型件制造工艺过程及其成形加工工艺；模具标准零、部件和通用辅助机构的配购与制造；模具装配及工艺；模具制造工艺过程控制与管理。
