引言：为什么选择手工模具制作？

手工模具制作是一门融合了精密工程、材料科学和手工技艺的传统工艺。无论你是想进入制造业、汽车维修、DIY爱好者还是想掌握一门实用技能，这门指南都将为你提供从零基础到核心技能的完整路径。

手工模具（Hand Tools）不同于大型机械设备，它强调的是工具的正确使用、材料的精确处理和工艺的精细执行。作为学徒，你将学习如何用双手创造出精确的零件，这是现代制造业中不可或缺的基础能力。

第一部分：基础工具认识与安全规范

1.1 核心手工工具箱必备清单

作为初学者，你需要建立一个基础但全面的工具箱。以下是按功能分类的必备工具：

测量工具

  • 游标卡尺（Vernier Caliper）：精度达0.02mm，用于测量内外径、深度
  • 千分尺（Micrometer）：精度达0.01mm，用于精密测量
  • 钢直尺（Steel Rule）：150mm和300mm各一把，用于粗略测量和划线
  • 直角尺（Square）：用于检查直角和划线
  • 划线规（Scriber）：用于在金属表面划出精确线条

切削工具

  • 手用钢锯（Hacksaw）：用于切割金属棒材、管材
  • 锉刀（Files）：平锉、半圆锉、三角锉各一套，用于修整形状
  • 刮刀（Scraper）：用于精加工表面
  • 錾子（Chisel）：平錾和尖錾，用于去除多余材料

钳工工具

  • 台钳（Bench Vice）：工作台必备，用于夹持工件
  • 手锤（Hammer）：0.5kg和1kg各一把，用于敲击、矫正
  • 螺丝刀（Screwdriver）：一字、十字、六角套件
  • 钳子（Pliers）：平口钳、尖嘴钳、剪线钳

辅助工具

  • 中心冲（Center Punch）：用于打定位点
  • 样冲（Prick Punch）：用于精确定位
  1. 油石（Oil Stone）：用于磨刀和修整工具
  2. 工作台（Workbench）：稳固的台面，最好带台钳

1.2 安全操作规范（必须牢记）

安全永远是第一位的！ 作为学徒，你必须严格遵守以下安全规则：

  1. 个人防护装备（PPE）

    • 始终佩戴安全眼镜（切削时可能产生碎屑）
    • 操作旋转工具时佩戴防护面罩
    • 使用锉刀时佩戴手套（防止划伤，但操作切削工具时禁止戴手套）
    • 穿防滑工作鞋，禁止穿凉鞋或拖鞋

  2. 工作环境安全

    • 保持工作台整洁无杂物，工具用完立即归位
    • 确保充足照明，避免视觉疲劳

  3. 操作规范

    • 工件必须牢固夹持在台钳上，禁止手持工件切削
    • 锉刀使用时，禁止用嘴吹铁屑，应用毛刷清理
    • 使用锤子时，检查锤头是否松动
    • 锯割时，起锯角度控制在15°左右，避免锯条折断伤人

第二部分：基础技能训练（从零开始）

2.1 锯割技能（Sawing）

锯割是手工模具制作的基础技能，看似简单但需要大量练习才能掌握。

操作步骤

  1. 工件夹持：将工件垂直夹在台钳上，锯割线离钳口约10-1mm
  2. 姿势准备：左脚在前，右脚在后，身体与台钳成45°角
  3. 握锯方法：右手握锯柄，左手握锯弓前端，保持锯条水平
  4. 起锯：用拇指指甲挡住锯条，起锯角度15°，轻推几下形成锯槽
  5. 正常锯割：推程时用力，回程时不用力，频率60-80次/分钟
  6. 锯缝控制：眼睛始终观察锯条是否偏离划线，及时纠正

常见问题与解决方法

  • 锯条折断：起锯角度太大、用力过猛或锯条过松 → 调整起锯角度，均匀用力，张紧锯条
  • 锯缝歪斜：左右手不协调、锯条扭曲 → 练习双手协调，保持锯条直线运动
  1. 锯割速度慢：锯条钝或齿选择不当 → 更换锯条或选用粗齿锯条锯割软材料

练习建议

每天练习锯割不同材料（如45钢、铝合金、铜棒），目标是锯缝偏差不超过0.5mm。

2.2 锉削技能（Filing）

锉削是手工模具制作的核心技能，用于精确修整工件形状和尺寸。

锉刀的选择与使用

  • 粗齿锉（10-14齿/英寸）：用于快速去除材料
  • 中齿锉（18-22齿/英寸）：用于一般修整
  • 细齿锉（28-32齿/英寸）：用于精加工和表面光洁度要求高的场合

操作步骤

  1. 工件夹持：工件高度与锉刀长度协调，一般高出钳口10-15cm
  2. 握锉方法：右手握锉柄，左手握锉刀前端，保持水平
  3. 推锉姿势：身体前倾，左腿在前，右腿在后，利用身体重量推锉
  4. 锉削力控制：推程时左手压力由大变小，右手压力由小变大；回程时提起锉刀
  5. 锉削方向：一般采用单向锉削，避免来回锉（精加工时）
  6. 测量检查：每锉几下就测量一次，避免锉过尺寸

平面锉削技巧

  • 交叉锉法：先沿一个方向锉，再沿垂直方向锉，便于观察平整度
  • 顺向锉法：用于精加工，获得细密锉纹
  1. 推锉法：用于精修狭长平面

曲面锉削技巧

  • 滚锉法：锉刀在工件表面滚动，用于锉外圆弧面
  • 推锉法：锉刀沿工件轴线方向移动，用于锉内圆弧面

质量检查

  • 透光法：将锉过的平面放在平板上，观察漏光情况
  • 涂色法：在平板上涂红丹粉，将工件在平板上研磨，观察接触点分布
  • 测量法：用千分尺测量多点，确保尺寸一致

2.3 划线技能（Layout Work）

划线是模具制作的“蓝图”，精确的划线是成功的基础。

划线工具

  • 划线平台（Surface Plate）：基准平面，用于支撑工件
  • 划线盘（Scriber Block）：用于划平行线
  • V形铁（V-Block）：用于夹持圆柱形工件
  1. 高度尺（Height Gauge）：用于精确划线
  2. 样冲和锤子：用于打定位点

划线步骤

  1. 工件清理：去除毛刺、油污，在划线部位涂蓝油或白垩水
  2. 基准选择：选择最光滑的面作为基准面
  3. 划线顺序：先划基准线，再划平行线，最后划圆、圆弧线
  4. 打样冲眼：在交点、圆心、转折点打样冲眼，便于后续加工参考
  5. 复核检查：所有线划完后，重新测量检查一遍

划线技巧

  • 借料：当毛坯有缺陷时，通过调整划线位置，使加工后的工件仍能使用
  • 找中心：用划规在圆柱面上划十字线，再用样冲打中心点
  1. 分度：使用分度头或分度规进行角度分度划线

2.4 钻孔与攻丝（Drilling and Tapping）

钻孔操作

  1. 工件夹持：工件下面垫木块或软垫，防止钻头钻伤台钳
  2. 中心冲眼：先用中心冲在钻孔位置打眼，防止钻头打滑
  3. 钻头选择：根据孔径选择合适钻头，钻孔直径大于10mm时先钻小孔再扩孔
  4. 钻孔速度：钢件约30-50转/分钟，铝件可适当提高
  5. 冷却润滑：钻钢件时用机油或切削液，防止钻头过热
  6. 操作要点：钻头刚接触工件时要轻，正常钻孔时要稳，即将钻透时要减轻压力

攻丝（Tapping）

攻丝是制作内螺纹的工艺，需要特别注意：

  • 底孔直径：底孔直径 = 螺纹公称直径 - �1.1 × 螺距
  • 攻丝步骤：头锥攻入1-2圈后，反转1/4圈断屑，依次二锥、三锥
  • 润滑：使用攻丝油或机油，减少摩擦
  • 垂直度：用直角尺检查丝锥是否垂直于工件表面

第三部分：模具制作核心技能

3.1 模具基础知识

模具是用于批量生产零件的工具，手工模具制作主要涉及简易模具和修配模具。

模具分类

  • 冲压模具：用于金属板材成型
  • 注塑模具：用于塑料制品成型（手工制作较少）
  • 铸造模具：用于铸造工艺（木模、金属模）
  • 夹具模具：用于工件定位和夹持

模具组成

  • 成型零件：凸模、凹模、型芯
  • 定位零件：定位销、挡块
  1. 导向零件：导柱、导套
  2. 紧固零件：螺钉、销钉
  3. 辅助零件：手柄、模板

3.2 简易冲压模具制作实例

我们以制作一个简易落料冲孔复合模具为例，详细说明手工模具制作流程。

项目目标

制作一个能同时冲孔和落料的简易模具，用于加工1mm厚的Q235钢板垫片（外径φ20mm，内径φ8mm）。

材料准备

  • 凸模（冲头）：Cr12MoV钢，淬火处理至HRC58-62
  • 凹模：Cr12MoV钢，淬火处理至HRC58-62
  • 模板：45钢，厚度20mm
  • 固定螺钉：M8内六角螺钉
  • 销钉：φ8mm定位销

制作步骤

步骤1：设计与划线

设计要点：
1. 凸模尺寸 = 零件尺寸 - 间隙（单边0.1mm）
   - 凸模外径：φ19.8mm
   - 凸模内径：φ8.2mm
2. 凸凹模间隙：0.1mm（单边）
3. 凹模尺寸 = 零件尺寸 + 间隙
   - 凹模内孔：φ20.2mm
   - 凹模冲孔：φ7.8mm

步骤2：加工凸模

  1. 将Cr12MoV圆钢车削至φ20mm，长度40mm
  2. 在车床上加工内孔φ8.2mm，深度20mm
  3. 用锉刀修整外圆至φ19.8mm，用千分尺精确测量
  4. 在端面钻中心孔，准备淬火

步骤3：加工凹模

  1. 将Cr12MoV圆钢车削至φ30mm，长度30mm
  2. 在车床上加工中心孔φ20.2mm，深度15mm
  3. 在中心孔底部加工φ7.8mm的冲孔
  4. 用锉刀修整外圆，用千分尺精确测量

步骤4：热处理

  • 将凸模和凹模送热处理厂进行淬火+回火处理，达到HRC58-62硬度
  • 注意：淬火会导致尺寸微小变化，需预留磨削余量

步骤5：精加工（磨削）

  • 用平面磨床磨削凸模和凹模的端面，保证平行度
  • 1. 用外圆磨床精磨凸模外径至φ19.8mm
  • 2. 用内圆磨床精磨凹模内孔至φ20.2mm

步骤6：装配

  1. 加工模板：将45钢板铣削成150×100×20mm的模板
  2. 划线：在模板上划出凸模、凹模的安装位置线
  3. 钻孔：钻出凸模固定孔（φ20mm）和凹模固定孔（φ30mm）
  4. 安装凸模：将凸模压入模板孔中，用销钉固定
  5. 安装凹模：将凹模压入模板孔中，用销钉固定
  6. 检查间隙：用塞尺检查凸凹模间隙是否均匀（0.1mm）

试模与调整

  1. 将1mm厚钢板放在凹模上
  2. 用锤子敲击凸模，观察冲裁效果
  3. 检查断面质量：理想断面应有光亮带（占料厚1/3）和剪裂带
  4. 如果间隙不均匀，用锉刀修整凹模刃口
  5. 如果冲孔毛刺大，说明间隙过大；如果孔壁有拉伤，说明间隙过小

3.3 夹具制作实例：V形块夹具

V形块是常用的夹具，用于夹持圆柱形工件。

制作步骤

  1. 材料：45钢，尺寸80×60×40mm
  2. 划线：在毛坯上划出V形槽线（V形角90°）
  3. 粗加工：用锯割和锉削去除V形槽大部分材料
  4. 精加工：
    • 用半圆锉精修V形面，保证角度准确
    • 用角度规检查V形角
    • 用直角尺检查V形面与底面的垂直度
  5. 钻孔：在两侧钻固定孔（φ8mm）
  6. 攻丝：在固定孔内攻M8螺纹
  7. 表面处理：淬火处理提高硬度（可选）

质量检查

  • V形角误差 ≤ ±0.5°
  • V形面与底面垂直度 ≤ 0.05mm
  • 两V形面交线与底面平行度 ≤ 0.05mm

第四部分：进阶技能与技巧

4.1 精密测量技术

测量方法

  • 直接测量：用游标卡尺、千分尺直接读数
  • 比较测量：用块规、百分表进行比较测量
  • 间接测量：通过测量相关尺寸计算所需尺寸

测量技巧

  • 温度影响：精密测量时，工件与测量工具应在恒温环境下放置4小时以上
  • 测量力：千分尺测量时，棘轮发出2-3声“咔嗒”声即可，避免用力过大
  1. 多点测量：测量圆柱直径时，应在不同截面测量；测量平面时，应在多点测量

4.2 金属材料识别与处理

常用模具材料

  • 碳素工具钢：T8、T10，用于简单模具，价格便宜
  • 合金工具钢：Cr12、9CrSi，耐磨性好，用于中等复杂模具
  • 高速钢：W18Cr4V，用于高硬度、高耐磨性要求的模具
  • 硬质合金：YG8、YT15，用于高寿命模具

材料热处理基础

  • 退火：降低硬度，便于加工
  • 淬火：提高硬度，需加热至临界温度以上后快速冷却
  • 回火：淬火后立即进行，消除内应力，调整硬度
  • 表面处理：渗碳、氮化，提高表面硬度

4.3 模具装配与调试

装配原则

  • 先内后外：先装配核心成型零件，再装配辅助零件
  • 先下后上：从下模开始装配，逐步向上
  • 先粗后精：先保证位置精度，再保证配合精度

调试要点

  1. 空行程测试：检查各部件运动是否顺畅
  2. 试冲：用薄纸或软材料试冲，检查间隙是否均匀
  3. 负载测试：用实际材料试冲，检查冲裁质量
  4. 尺寸检测：检查冲裁件尺寸是否符合要求
  5. 调整：根据试模结果调整间隙、刃磨刃口

第五部分：职业发展与持续学习

5.1 技能进阶路径

初级阶段（0-1年）

  • 掌握所有基础手工工具的使用
  • 能独立完成简单零件的锯、锉、钻、攻丝
  • 理解模具基本结构和原理
  • 能制作简单夹具和模具

中级阶段（1-3年）

  • 接触和学习小型机床（台钻、车床、铣床）的使用
  • 能制作中等复杂度的模具
  • 掌握热处理工艺和磨削技术
  • 能进行模具调试和简单维修

高级阶段（3-5年）

  • 掌握数控加工基础
  • 能设计和制作复杂模具
  • �1. 精通多种材料的热处理工艺
  • 2. 能进行模具失效分析和改进

5.2 持续学习资源

书籍推荐

  • 《钳工工艺学》（机械工业出版社）
  • 《模具设计与制造基础》（化学工业出版社）
  • 《金属切削手册》（上海科学技术出版社）
  • 《实用模具技术手册》（机械工业出版社）

在线资源

  • 中国机械社区（www.cmiw.cn）
  • 模具技术论坛（www.mouldtech.net）
  • YouTube频道：Myfordboy、ThisoldTony（英文，但演示详细）
  • B站UP主：搜“钳工”、“模具制作”相关教程

认证与培训

  • 钳工职业资格证书：初级、中级、高级、技师、高级技师
  • 模具工职业资格证书
  • 特种作业操作证（如涉及压力容器）
  • 参加企业内训或行业技术交流会

3.3 安全与职业健康

长期职业健康防护

  • 听力保护：长期在高噪音环境工作需佩戴耳塞
  • 呼吸保护：打磨、抛光时佩戴防尘口罩
  • 手部保护：接触油污、化学品后及时清洗，使用护手霜
  • 腰椎保护：正确搬运重物，避免长期弯腰作业

常见职业病预防

  • 振动病：长期使用振动工具（如风镐）导致，需控制作业时间
  • 噪声聋：定期听力检查，佩戴防护用品
  • 尘肺病：打磨、铸造作业时严格佩戴防尘口罩

结语：成为一名优秀的模具工匠

手工模具制作是一门需要耐心、细心和恒心的技艺。从零基础到掌握核心技能，通常需要2-3年的系统学习和实践。记住以下几点：

  1. 安全第一：任何时候都不能忽视安全
  2. 精益求精：追求0.01mm的精度，培养工匠精神
  3. 理论与实践结合：理解原理，大量练习
  4. 善于总结：记录每个项目的得失，持续改进
  5. 保持好奇：新技术、新材料、新工艺不断涌现，保持学习热情

手工模具制作不仅是一门技术，更是一门艺术。当你能用双手创造出精密的模具，帮助生产出高质量的产品时，你会感受到无与伦比的成就感。祝你在模具制作的道路上越走越远，成为一名受人尊敬的模具工匠！

附录：常用数据速查表

项目 数值 备注
钢件锯割速度 60-80次/分钟 推程用力，回程不用力
锉削精度 ±0.05mm 熟练后可达±0.02mm
钻钢件转速 30-50转/分钟 需冷却润滑
凸凹模间隙 材料厚度的5%-10% 1mm钢板取0.1mm单边间隙
淬火温度（Cr12MoV） 980-1020°C 油淬或气淬
常用锉刀齿数 粗10-14、中18-22、细28-32 单位：齿/英寸
游标卡尺精度 0.02mm 读数方法：主尺读数+游标读数

工具清单检查表

  • [ ] 游标卡尺（0-150mm）
  • [ ] 千分尺（0-25mm）
  • [ ] 钢直尺（150mm、300mm）
  • [ ] 直角尺
  • [ ] 划线规
  • [ ] 手用钢锯及锯条
  • [ ] 锉刀套装（平、半圆、三角）
  • [ ] 台钳
  • [ ] 手锤（0.5kg、1kg）
  • [ ] 中心冲、样冲
  • [ ] 钻头套装（φ3-φ10）
  • [ ] 丝锥套装（M4-M8）
  • [ ] 安全眼镜、手套、工作鞋

记住：最好的老师是实践，最好的教材是失败。每一次失误都是通往精通的阶梯！