模具設(shè)計與制造的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

林國梁

摘要：模具設(shè)計與加工技術(shù)在發(fā)展過程中，一直都受到了眾多因素影響，我國模具設(shè)計與加工技術(shù)在發(fā)展中遇到了較多困境。因此，要不斷轉(zhuǎn)變模具設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，推動模具設(shè)計可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：注塑成型；模具；設(shè)計

引言

模具設(shè)計和制造的內(nèi)容主要包括的就是模具設(shè)計以及模具制造這兩方面。在模具的設(shè)計中包括沖壓模及塑料膜的設(shè)計等，在模具的制造中既有傳統(tǒng)加工的切削鑄造等工藝，也有新興的一些現(xiàn)代化的特種加工工藝。在我國的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的過程中，模具具有重要的作用，大量的設(shè)備都需要應用模具對相關(guān)零件進行制造成型。目前的現(xiàn)代化模具既能夠?qū)门c微電子等元器件上的極其精細的部件進行成型，也能夠生產(chǎn)大型的機電設(shè)備零件。應用模具進行生產(chǎn)制造能夠按照產(chǎn)品的不同要求生產(chǎn)出各種形狀及尺寸的零件，且零件能夠達到較高的尺寸精度及互換性，生產(chǎn)的效率也大大提高，能夠進行大批量的生產(chǎn)。因此要充分了解并掌握模具設(shè)計和制造的現(xiàn)狀，并對其發(fā)展趨勢加以研究和預判。

1模具設(shè)計與關(guān)鍵加工技術(shù)

1.1借助立體印刷方式制模

立體印刷裝置在推出之后，在制造行業(yè)內(nèi)取得了顯著影響，研究人員將該技術(shù)稱之為激光立體造型技術(shù)與激光立體光刻技術(shù)。借助立體印刷方式來制模，需要先借助CAD軟件對模具進行設(shè)計，然后借助三維實體造型技術(shù)進行設(shè)計。在模具設(shè)計方案確定完畢之后，借助計算機切片軟件對數(shù)據(jù)模型進行切割。借助多次實驗操作可以認識到，模型設(shè)計精度與切片薄層厚度之間呈現(xiàn)反比例關(guān)聯(lián)。換句話說，切片薄層在越薄情況下，數(shù)據(jù)模型精準度也就越高。立體印刷方式制模雖然在技術(shù)層面上說是一次創(chuàng)新，但是在實際應用上還存在一定不足。一旦切片薄層越薄，這樣也就表示數(shù)據(jù)模型設(shè)計制造周期會顯著增加。所以，模具在實際設(shè)計過程中，需要按照實際情況，合理協(xié)調(diào)薄片厚度與模型精度之間關(guān)聯(lián)。

1.2借助層疊實體方式制模

層疊實體方式是由美國海利斯公司所提出，其在實際應用上具有低成本、快捷制模等優(yōu)勢。但是由于層疊實體方式在我國模具設(shè)計上應用時間較短，進而其在實際應用上還存在一定不足。例如，模具材料利用率十分低下。材料延展性能低下等。但是隨著層疊實體方式問題逐漸暴露出來，與其所具備的優(yōu)勢相比較，其還具有深入分析研究空間，有待研究人員進行深入剖析。

1.3借助計算機建模體系

在模具設(shè)計全部加工技術(shù)內(nèi)，計算機建模是整個模具設(shè)計流程內(nèi)關(guān)鍵部分與流程?，F(xiàn)階段，計算機建模體系最常應用的軟件為CAD。為了能夠?qū)τ嬎銠C建模體系深入了解，筆者借助LOM法進行案例研究。計算機建模體系具體流程為：筆者首先需要打開SolidWorks界面，提取模具設(shè)計所需零件草圖，然后按照編輯流程開展編輯；其次，確定基準面，對模具零件進行草圖繪制；最后，按照模具設(shè)計目標與任務(wù)，加強特征造型與實體造型之間結(jié)合，進行模具繪制工作。需要特別注意的是，模具在設(shè)計完畢之后，設(shè)計人員需要按照實際情況確定模具材質(zhì)，加強貼圖線進行渲染。

2模具設(shè)計與制造的發(fā)展趨勢

2.1專業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展

現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)將向著更加專業(yè)化的方向發(fā)展，且生產(chǎn)的規(guī)模會逐漸擴大。生產(chǎn)的標準化為模具的應用的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，能夠促使模具行業(yè)的整體水平得到明顯的提升，同時經(jīng)濟效率也將實現(xiàn)有效的提高，推動我國的機械生產(chǎn)逐步增加其技術(shù)含量。

2.2采用高效率的設(shè)計方式

在模具的制造過程中主要包括工藝技術(shù)和加工方式。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和進步，工藝與技術(shù)這二者在模具的制造中的地位出現(xiàn)了變化。在很多西方的發(fā)達工業(yè)國家生產(chǎn)模具已經(jīng)由傳統(tǒng)加工技術(shù)向無人化的方式發(fā)展。然而我國目前還處于從機械制造階段向數(shù)控制造階段進行轉(zhuǎn)變的過程中。根據(jù)國際市場對模具制造的發(fā)展前景進行分析，可以明顯看到行業(yè)精致將越來越激烈，要增強市場競爭力就需要進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量、降低生產(chǎn)的成本以及縮短生產(chǎn)的時間。因此必須采用高效率的設(shè)計方式，并積極應用自動化設(shè)備，通過模具的優(yōu)秀設(shè)計和快速成型設(shè)備的應用，能夠顯著提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，并節(jié)約模具的生產(chǎn)成本。

2.3應用數(shù)控化銑削機床

模具與普通零件不同，加工的難度比較大，且形狀比較多，其最大特點是加工型腔的自由曲面，在加工時主要使用銑削加工的方式進行加工。而傳統(tǒng)加工需要依賴于操作者的熟練度以及操作的技巧，對模具進行拋光打磨都具有很難的難度，不僅會使模具生產(chǎn)的時間增加，也無法保持穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。目前開始在生產(chǎn)中應用數(shù)控機床，數(shù)控機床能夠很好的完成模具的生產(chǎn)中對型腔既自由曲面的加工，加工后的型腔規(guī)模和大小都更加接近產(chǎn)品所要求的形狀，從而減少了銑削所需的時間，也降低了靠模以及樣品生產(chǎn)的難度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，促進了生產(chǎn)效率的提升。

2.4應用電加工的機床

電火花的制造方法可以實現(xiàn)一些銑削加工所難以解決的問題，從而使模具表面的質(zhì)量達到生產(chǎn)的標準。其主要特點是制造的效率比較高，可以進行大量生產(chǎn)，同時自動化設(shè)備的普及率比較高，能夠進行大規(guī)模模具的生產(chǎn)，比較適合生產(chǎn)深型腔、深槽、多件和多型腔的制造。深型腔結(jié)構(gòu)一般比較復雜，不僅型腔較深、過渡的右面比較復雜，還有一些對于所使用刀具的形狀有特殊的要求，所以很難保證產(chǎn)品形狀及尺寸的準確性，在進行加工時就需要應用電火花的方式。同時應用慢走絲線的切割機床能夠進一步提高級進膜和沖壓模的精度，從而更好的實現(xiàn)了精密儀器的制造。一些機床還擁有上下異型和大錐度的性能，能夠制造一些特殊的模具。另外，自動定位及自動穿絲等技術(shù)可以使操作更為簡便，并且能夠在無人化加工中使用。

2.5模具制造新工藝的發(fā)展

在新的塑料成型工藝中的以氣體輔助的注射成型工藝具有制品的翹曲變形比較少，且注射的壓力比較低、易于成型以及表面好等優(yōu)點，既能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又可以大幅度的降低成本，在國外是一種比較成熟的技術(shù)。我國目前在家電以及汽車制造行業(yè)中開始廣泛的進行使用。隨著信息技術(shù)和計算機等技術(shù)的發(fā)展，更多先進的制造技術(shù)將被應用于模具的制造業(yè)中，推動模具技術(shù)的進一步發(fā)展。制模技術(shù)的進步將推動制造業(yè)的整體發(fā)展，因此我國應在這一領(lǐng)域加大投入的力度，積極借鑒和吸收國際上的先進技術(shù)，并研發(fā)出更加適應我國國情的模具制造技術(shù)，才能滿足我國市場的需要，讓企業(yè)能夠獲得更大的經(jīng)濟效益，從而使我國的制造業(yè)實現(xiàn)良性發(fā)展。

結(jié)論

綜上所述，模具設(shè)計與加工關(guān)鍵技術(shù)正在向現(xiàn)代化與成熟化方向轉(zhuǎn)變。其在今后發(fā)展歷程內(nèi)，想要提升我國模具設(shè)計與加工技術(shù)水平，就必須提升對其精細度加工及有關(guān)技術(shù)關(guān)注度上。隨著我國模具設(shè)計與加工關(guān)鍵技術(shù)向大型化與精密化方向轉(zhuǎn)變，精細加工技術(shù)快速更新?lián)Q代，在這個階段內(nèi)，大部分模具設(shè)計與加工技術(shù)已經(jīng)基本上達到納米等級，進而在各領(lǐng)域發(fā)展建設(shè)內(nèi)廣泛應用。除此之外，政府部門對模具設(shè)計與加工技術(shù)扶持力度不斷增加，這也就為我國制造行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造出更加廣闊空間。

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