模具 CNC 加工指南：从 CAD 到试模的 7 个基本步骤

• 1
  模具制造中最关键的是什么
• 2
  为什么模具 CNC 加工指南从几何形状开始，而不是从机床开始
• 3
  从 CAD 到刀路：主轴转动之前发生了什么
• 4
  型腔的粗加工、半精加工和精加工
• 5
  试模前的配模、研配和钳工工作
• 6
  检测、材料以及首件试模偏差的来源
• 7
  分步操作：加工模具型腔
• 8
  哪种模具特征用哪种工艺

每家模具厂都有在状态好时能保持 ±0.005 mm 的机床。两家工厂对同一零件报价不同的原因通常不是机床，而是刀具实际能到达型腔的多少区域。一条 4 mm 宽、30 mm 深的加强筋需要足够长的刀具才能伸到那里，同时又要足够刚性以避免让刀。大多数情况下，两者无法兼得。

因此，任何模具 CNC 加工指南的第一个问题是：这是什么形状，我们如何保持它？开放面的浅型芯在 3 轴铣床上加工很快。带有倒扣、侧向抽芯或曲线分型线的型腔通常需要五轴联动加工，或者重新定位加第二次装夹。大型面板、壳体和结构件的模具可以在我们的长行程机床上加工到 4,000 mm。

拔模是另一个早期决策。侧壁没有 1–3° 的拔模，无论钢材抛光得多好，零件在顶出时都会拉伤和擦伤。拔模在 CAD 阶段不增加成本。热处理后再加拔模意味着焊接或重新切削，两者都很昂贵。

材料为计划收尾。6061 或 7075 铝适合原型模具和小批量生产。4140 或 4130 等预硬钢适合中批量生产。对于高循环生产，型腔通常采用淬硬工具钢，此时铣削只是一半工作：热处理后的深角要交给电火花加工。

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  开放几何形状3 轴铣削，装夹更少，成本更低
• 2
  倒扣和侧向抽芯5 轴或重新定位，尽早规划工装夹具
• 3
  尖锐内角留给电火花加工，不要强行使用小刀具

模具制造从成型零件的 3D 模型开始，而不是模具本身。模具工程师首先应用收缩率，因为后续每道工序都基于缩放后的实体。POM、PA 和 PP 等结晶塑料的收缩率远大于 ABS 或 PC，收缩率还取决于壁厚和浇口位置。这里出错，模具就报废。

接下来是分型线布置。分型线决定模具哪一侧布置顶针、浇口位于何处，以及两半如何密封。分型线不佳会在分型面出现飞边，通常位于可见外观面上。如果零件有薄加强筋或长流动路径，用模流分析检查一下。

然后 CAM 编程员基于缩放后的实体构建刀路。粗加工使用大直径刀片铣刀去除大部分余量。半精加工使侧壁达到均匀的余量。精加工使用较小的球头刀或圆鼻刀加工最终表面。每次换刀都应规划好，使剩余余量小于前一把刀具的半径，否则会留下未切到的凸脊。

在此之前，将零件模型送去进行 DFM 评审。我们在 12 小时内返回报价和免费 DFM 分析，通常会标出拔模问题、薄壁和刀具无法到达的角。

粗加工去除大部分体积。在 3 轴或 4 轴铣床上使用 Ø50 mm 或 Ø63 mm 面铣刀，铝件可取 1–3 mm 切削深度，预硬钢可取 0.5–1.5 mm，具体取决于刀片牌号和主轴负载。在所有侧壁和底面上留 0.3–0.5 mm 余量供后续工序。在这里直接切到最终尺寸只会产生精加工无法去除的振纹。

随后用较小的刀具进行半精加工，通常为 Ø12–Ø20 mm，以均匀粗加工刀具留下的余量。这道工序决定精加工刀具是否承受一致的负载。跳过它，精加工表面会在负载变化处出现接刀痕。

精加工使用球头刀或牛鼻刀，在装饰表面上以 0.05–0.2 mm 的步距走刀。该范围在钢件上可达到 Ra 0.8–1.6 μm，采用更细步距和良好机床可达到 Ra 0.2–0.8 μm。五轴联动加工中心使刀具始终垂直于表面，从而在曲面壁上保持恒定步距，并避免三轴光栅加工产生的面纹。

淬硬型腔走另一条路线。热处理后，铣削 50 HRC 表面速度慢且刀具磨损大。多数工厂留 0.2–0.5 mm 余量给电火花成型加工，深加强筋和尖角由电极加工。要尽早规划电极数量，因为每个电极都需要自己的粗加工和精加工工序。

加工好的模板还不是模具。型腔和型芯块必须以正确的闭合高度装入各自的型腔槽，导柱和导套必须能重复对正两半模。此处若有干涉，几千模次后导柱会出现严重磨损。

对研是将两半模合模并用蓝油检查的工序。高点显示为深色接触斑，需用手工油石或磨削去除。这是慢工细活。三坐标测量机上读数完美的型腔，仍可能因模板平面度或装夹变形而出现接触不均。

然后是运动件：顶针、滑块、斜顶和拉料杆。每个零件在模具靠近压机之前都必须能用手自由移动。卡滞的顶针会拉伤孔壁，卡死的斜顶可能在第一个模次就使型腔块开裂。

最后，冷却水路做压力测试，检查水路是否泄漏和流量平衡。冷却不均首模翘曲的最常见原因，在钳工台上修复远比客户测量零件后再修便宜。

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  闭合高度夹紧前在压机模板上检查两半模
• 2
  顶出行程确认顶针全行程能顶出零件且不超程
• 3
  水流量平衡各回路，使每个区域达到相近温度

检测贯穿整个制造过程，而非仅在最后进行。我们检查来料、在制过程中监控尺寸，并在发货前对关键特征进行 100% 检测，可按要求提供报告。型腔的三坐标测量在模块温度稳定时进行，因为 300 mm 钢块每变化 1 °C 约移动 0.003 mm。测量热模块是误判超差的常见原因。

材料选择是成本与模次的权衡。6061、6061-T6 或 7075 铝切削快、抛光好，适合原型和桥接模具。预硬 4140 或 4130 无需热处理即可应对中等批量。对于高模次模具，淬硬工具钢寿命长得多，但角部加工需转为电火花，交期也会增加。

表面处理遵循同样逻辑。加工态表面为 Ra 1.6–3.2 μm。更紧步距的精加工可达 Ra 0.8–1.6 μm，而 Ra 0.2–0.8 μm 通常需要更细步距加抛光。对于透明或高光泽零件，无论刀路多好，都要为金刚石抛光预留钳工工时。

首模偏差是正常的，也是学习的过程。典型原因包括排气不良导致的缺料、冷却不均导致的翘曲，或收缩率假设略有偏差导致的尺寸变化。测量首模件，与缩放后的模型对比，判断是改钢件还是改工艺。多数情况下是改工艺。

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  温度稳定性三坐标测量前让模块稳定，尤其是大模板
• 2
  排气在最后填充点加排气，不只在分型面
• 3
  冷却平衡逐区测量出口温度