我眼中的模具制造新技術(shù)

【摘 要】模具作為一種工具，是現(xiàn)代工藝生產(chǎn)中重要的工藝裝備之一，在機(jī)械行業(yè)中起著非常重要的作用。模具制造技術(shù)的迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)不可缺少的一個(gè)重要組成部分。模具CAD/CAM/CAE軟件技術(shù)、高速銑削加工（第三代制模技術(shù)）、虛擬制造技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)、合成樹(shù)脂模具制造技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)、鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)等，幾乎覆蓋了所有現(xiàn)代模具制造技術(shù)，模具生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)大規(guī)模化、專(zhuān)業(yè)化的一個(gè)重要手段。

【關(guān)鍵詞】模具；制造；技術(shù)

模具是一種專(zhuān)用的工業(yè)設(shè)備，屬于精密機(jī)械產(chǎn)品，廣泛用于機(jī)械、電子、電器、輕工、國(guó)防、農(nóng)業(yè)、航天、航空等行業(yè)。借助模具能節(jié)約材料、降低成本、提高生產(chǎn)率，因此在我國(guó)各行各業(yè)均得到廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的使用壽命、尺寸精度、表面質(zhì)量等不斷提出了新的更高的要求。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位十分重要，對(duì)模具制造技術(shù)的要求也將越來(lái)越高。

現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，朝著加快信息驅(qū)動(dòng)、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。

一、模具CAD/CAM/CAE軟件技術(shù)

模具CAD/CAE/CAM軟件技術(shù)由多國(guó)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)作為主要技術(shù)手段通過(guò)生成和運(yùn)用各種數(shù)字信息與圖形信息，幫助人們完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)。該軟件技術(shù)作為模具制造輔助工具是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它借助計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品工藝、模具結(jié)構(gòu)、成型加工等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，能有效減少模具設(shè)計(jì)與制造周期、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

模具CAD/CAM/CAE軟件技術(shù)的集成，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息處理的高度一體化，將設(shè)計(jì)結(jié)果直接用于數(shù)控仿真和生成數(shù)控加工程序，傳輸至數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工，達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高效率、提高質(zhì)量、降低成本的目的。

二、高速銑削加工（第三代制模技術(shù)）

高速銑削加工技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的制造加工技術(shù)，它向著靈敏化、智能化、集成化方向發(fā)展，因?yàn)楦咚巽娤骷庸げ坏哂屑庸に俣雀?、加工精度高以及表面質(zhì)量好，而且與傳統(tǒng)的切削加工相比具有溫度升高低，熱變形小等特點(diǎn)，特別適宜于如鎂合金等對(duì)溫度和熱變形敏感的材料的加工。

切削力小，適合于加工薄壁及剛性差的零件；如果加工者合理選擇刀具及合適的切削量，則還可以加工硬度高達(dá)HRC60的材料。

三、虛擬制造技術(shù)

虛擬制造作為一種新的制造技術(shù)以信息技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支持，可虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造等。

（一）虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。（二）虛擬產(chǎn)品制造，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)零件的加工方法、加工工序、工裝的選用、工藝參數(shù)的選用、加工工藝性、裝配工藝性、配合件之間的配合性、連接件之間的連接性、運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性等均可建模仿真，可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷、裝配問(wèn)題，從而能夠優(yōu)化制造過(guò)程，提高加工效率。（三）虛擬生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。

四、電火花創(chuàng)成加工技術(shù)

電火花創(chuàng)成加工技術(shù)是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣）。因此，不再需要制造復(fù)雜的成型電極。

日本三菱公司推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機(jī)床能進(jìn)行電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償，在計(jì)算機(jī)上為機(jī)床開(kāi)發(fā)專(zhuān)用CAM系統(tǒng)，能與AutoCAD等通用，可進(jìn)行在線(xiàn)精度測(cè)量以保證高精度加工，為了確認(rèn)加工形狀有無(wú)異?；驓埲?，CAM系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)仿真加工。

五、模具激光快速成型技術(shù)

激光快速成型技術(shù)（RPM）迅猛發(fā)展，我國(guó)已達(dá)到國(guó)際水平，并逐步實(shí)現(xiàn)商品化。世界上已經(jīng)商業(yè)化的快速成形工藝主要有SLA（立體光刻）、LOM（分層分體制造）、SLS（選擇性激光燒結(jié)）、3D-P（三維印刷）。

清華大學(xué)最先引進(jìn)了美國(guó)3D公司SLA250（立體光刻或稱(chēng)光敏樹(shù)脂激光固化）設(shè)備與技術(shù)并進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，經(jīng)幾年努力，多次改進(jìn)，推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”（擁有分層實(shí)體制造-SSM、熔融擠壓成型-MEM），具有較好的性能價(jià)格比。

六、合成樹(shù)脂模具制造技術(shù)

合成樹(shù)脂模具制造技術(shù)作為一種新型技術(shù)，已在汽車(chē)產(chǎn)品試制中得到成功應(yīng)用，大大降低了生產(chǎn)成本。

一汽模具制造有限公司設(shè)計(jì)制造了12套樹(shù)脂模具用于轎車(chē)的改型試制，這12套模具分別是行李箱、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前后左右翼子板等大型復(fù)雜內(nèi)外覆蓋件的拉延模具，其主要特點(diǎn)是模具型面以CAD/CAM加工的主模型為基準(zhǔn)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形，凸凹模間隙采用進(jìn)口專(zhuān)用蠟片準(zhǔn)確控制，模具的尺寸精度高，制造周期可縮短二分之一至三分之二，總模具制造費(fèi)用可節(jié)省1000萬(wàn)元左右。

七、鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)

鑒于模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品，我們常采用模具拋光技術(shù)提高模具表面質(zhì)量，目前，國(guó)內(nèi)模具拋光至Ra0.05μm的拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝，可以基本滿(mǎn)足需求，而要拋光至Ra0.025μm的鏡面拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝還需摸索。

作為模具制造過(guò)程中的重要工藝，模具材料的合理選擇是關(guān)鍵，鏡面模具材料在冶煉時(shí)要求采用真空脫氣、氬氣保護(hù)鑄錠、垂直連鑄連軋、柔鍛等一系列先進(jìn)工藝，使鏡面模具鋼具內(nèi)部缺陷少、雜質(zhì)粒度細(xì)、彌散程度高、金屬晶粒度細(xì)、均勻度好等優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到拋光至鏡面的模具鋼的要求。

八、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明， 模具CAD/CAM/CAE軟件技術(shù)、高速銑削加工（第三代制模技術(shù)）、虛擬制造技術(shù)、電火花線(xiàn)切割電鑄加工、模具激光快速成型技術(shù)、合成樹(shù)脂模具制造技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)、鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)等，幾乎覆蓋了所有現(xiàn)代制造技術(shù)，可以提供制品優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，指導(dǎo)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，體現(xiàn)了模具制造技術(shù)的優(yōu)越性。

作者簡(jiǎn)介：婁美，女（漢族），湖南衡陽(yáng)技師學(xué)院模具系，講師，主要從事模具專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)：

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