關(guān)于模具制造技術(shù)的分析

1、<p>　　關(guān)于模具制造技術(shù)的分析</p><p>　　摘要：本文作者對(duì)我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了模具工業(yè)的發(fā)展目標(biāo)及主要任務(wù)，為此本文探討了先進(jìn)制造技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：模具；制造技術(shù)；分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　1

2、 模具工業(yè)的現(xiàn)狀及差距 </p><p>　　我國模具工業(yè)處于世界中等水平，與國際先進(jìn)水平相比，仍有大約10年以上的差距，模具加工在線測(cè)量和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量及企業(yè)管理的差距在15年以上。主要表現(xiàn)為：模具使用壽命低30%～50%（精沖模壽命一般只有國外先進(jìn)水平的1/3左右），生產(chǎn)周期長30%一50%，質(zhì)量可靠性與穩(wěn)定性較差，制造精度和標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，等等。與此同時(shí)，我國在研發(fā)能力、人員素質(zhì)、對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)理論與

3、技術(shù)的研究等方面也存在較大差距，因此造成在模具新領(lǐng)域的開拓和新產(chǎn)品的開發(fā)上較慢，目前我國中低檔模具已供過于求，而以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量模具自給率還較低，只有60%左右，有很大一部分依靠進(jìn)口。我們還處于以向先進(jìn)國家跟蹤學(xué)習(xí)為主的階段，創(chuàng)新不夠，尚未到達(dá)信息化生產(chǎn)管理和創(chuàng)新發(fā)展階段。 </p><p>　　2 模具先進(jìn)制造技術(shù) </p><p>　　2.1 電火花

4、加工 </p><p>　　電火花加工（EDM）也稱放電加工或電蝕加工，其基本原理是利用工件和工具電極之間所產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象。在火花放電的瞬間，會(huì)產(chǎn)生約一萬度的高溫，從而使金屬熔化、汽化而被去除，不斷的火花放電，就會(huì)不斷的蝕去金屬，最終達(dá)到加工成型的目的。在特種加工中，電火花加工的應(yīng)用最為廣泛，尤其在模具制造業(yè)有著極為重要的地位。電火花加工主要應(yīng)用于模具中型孔、型腔的加工。 </p><p&

5、gt;　　2.1.1 電火花穿孔成型加工：主要用于型腔加工（加工各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔零件）和穿孔加工（加工各種沖模，擠壓模、粉末冶金模、各種異型孔及微孔等），約占電火花加工總數(shù)的30%。 </p><p>　　2.1.2 電火花線切割加工：主要用于切割各種沖模和具有直紋面的零件；下料、截割和窄縫加工，約占電火花加工總數(shù)的60%。還有電火花內(nèi)孔、外圓和成型磨削，電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工，電火花高速小孔加工，電火

6、花表面強(qiáng)化刻字等。 </p><p>　　電火花加工屬于非接觸加工，因此加工中無宏觀切削力。故適用于薄壁、低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。由于可以簡單地將工具電極的形狀比較簡單的復(fù)制在工件上，特別適合于復(fù)雜的型孔和型腔加工。采用數(shù)控技術(shù)，可以將形狀比較簡單的工具電極加工出復(fù)雜形狀的型腔。電火花型腔加工主要用于注射模、壓鑄模和熱鍛模等模具的型腔成形。為了節(jié)省加工時(shí)間，經(jīng)常采用切削加工和電火花加工相結(jié)合的方法。即在模具淬

7、火之前將型腔的主要材料用切削加工的方法切除，淬火后，再采用電加工的方法最后成形。雖然有時(shí)零件不需要淬火，也可以采用類似的方法。采用高速數(shù)控銑削時(shí)，這種方法十分常見，并在生產(chǎn)中逐漸演變成電火花成型加工的競(jìng)爭對(duì)象。 </p><p>　　2.2 高速切削加工 </p><p>　　由于模具大多是由高硬度、耐磨損的合金材料并經(jīng)過熱處理來制造，加工難度大。以往廣泛采用電火花加工成型，但電極的設(shè)計(jì)制

8、造本身也是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工藝過程。同時(shí)電火花是一種靠放電燒蝕的微切削加工方式，生產(chǎn)效率極低。用高速切削代替電火花加工是加快模具開發(fā)速度，提高模具制造質(zhì)量的一條嶄新的途徑。 </p><p>　　2.2.1 加工電極。應(yīng)用高速切削技術(shù)加工電極，對(duì)電火花加工效率的提高起到了很大作用。用戶可以用同樣的CNC程序進(jìn)行電極的粗、精加工，并獲得很高的表面質(zhì)量和精度，大大減少了對(duì)電極和模具的后續(xù)加工，從而提高多次成型的重復(fù)精度

9、，并能大幅度地降低成本。 </p><p>　　2.2.2 直接加工淬硬的模具。由于新型刀具材料（如PCD、CBN、金屬陶瓷等）的出現(xiàn)，HSC可以加工硬度達(dá)到60HRC，甚至硬度更高的工件材料。加工淬硬后的模具，其高速切削的材料可與電火花加工相媲美，甚至更優(yōu)，不但節(jié)省了電極制造，而且在加工時(shí)間相同的情況下可以獲得更好的表面質(zhì)量。 </p><p>　　2.2.3 樣件的快速成型。用高速切削

10、技術(shù)加工如塑料和鋁合金等易加工材料時(shí)，可以采用與常規(guī)切削幾乎相同的切削寬度和深度，加工效率可提高10倍以上。高速切削技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者和造型者盡快看到產(chǎn)品的真實(shí)模型。 </p><p>　　2.3 快速模具的制造 </p><p>　　將RPM技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相結(jié)合，稱之為基于RPM的快速模具技術(shù)，客觀上它可以大大縮短模具的開發(fā)周期，提高生產(chǎn)率，是解決模具設(shè)計(jì)與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑

11、，RT技術(shù)與傳統(tǒng)模具技術(shù)相比，能夠節(jié)省1/3的時(shí)間和成本。目前很多采用RP技術(shù)的公司并不是單單是制作快速成型的原型，而是將快速成型與快速模具制造技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行快速模具或成品制造。常用的基于RP技術(shù)的快速模具制造技術(shù)有以下幾種： </p><p>　　2.3.1 基于RP原型的精密鑄造模具：根據(jù)實(shí)物的RP原型（正型）可翻制成硅膠型腔（負(fù)型）再翻制成陶瓷型腔（正型）；利用陶瓷正型可精鑄出一個(gè)金屬（如鋅鋁合金、鈹銅）

12、型腔（負(fù)型），用以注塑成型。 </p><p>　　2.3.2 噴涂法：采用噴槍將金屬噴涂到RP原型上，并形成一個(gè)金屬硬殼層，將其分離下來，用填充鋁粉的環(huán)氧樹脂或金屬做背襯，即可制成注塑模具的型腔。這一方法省略了傳統(tǒng)加工工藝中的詳細(xì)繪圖、數(shù)控加工和熱處理三個(gè)耗費(fèi)時(shí)間和財(cái)力的過程，因而成本只有傳統(tǒng)方法的幾分之一，生產(chǎn)周期也從3-6周減少至1周，模具壽命可達(dá)一萬次。 </p><p>　　2.

13、3.3 熔模鑄造：RP技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于它能迅速制造出復(fù)雜的原型，而熔模鑄造的長處是有了原型就可以制造出復(fù)雜的零件。兩者結(jié)合在一起，可快速制造出各種零件。這一方法已得到實(shí)際應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　2.3.4 直接制造金屬模具：SLS工藝的最大優(yōu)勢(shì)在于可直接制造金屬模具。對(duì)于由金屬粉末燒結(jié)后所得的原型，可滲入熔點(diǎn)較低的金屬并最終得到一個(gè)金屬基復(fù)合材料的金屬型。LOM工藝也具有直接制造金

14、屬模具的潛力，用金屬箔材作為造型材料可直接獲得金屬型模具。 </p><p>　　3 模具行業(yè)及技術(shù)發(fā)展 </p><p>　　在信息化社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)是：模具產(chǎn)品向以大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具為代表的，與高效、高精工藝生產(chǎn)裝備相配套的高新技術(shù)模具產(chǎn)品方向發(fā)展；模具生產(chǎn)向管理信息化、技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、制造數(shù)字化、精細(xì)化、加工高速化及自動(dòng)化和智

15、能控制及綠色制造方向發(fā)展；企業(yè)經(jīng)營向品牌化和國際化方向發(fā)展；行業(yè)向信息化、綠色制造和可持續(xù)方向發(fā)展。為此對(duì)模具技術(shù)發(fā)展有如下要求： </p><p>　　3.1 模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造及企業(yè)信息化管理技術(shù)（以推廣應(yīng)用為重點(diǎn)，并進(jìn)行軟件集成和二次開發(fā)），包括模具全三維CAD和CAD/CAE/CAM/生產(chǎn)技術(shù)及CAPP、ERP、MES、PLM等管理技術(shù)。深化信息化應(yīng)用，通過信息化滲透到模具生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，建立新型的模具生產(chǎn)

16、制造模式。 </p><p>　　3.2 模具加工新技術(shù)，如高速高精加工、復(fù)合加工、精細(xì)電加工、表面光整加工及處理新技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新材料成型技術(shù)、智能化成型技術(shù)、熱壓成型技術(shù)、厚板精沖技術(shù)、連續(xù)復(fù)合精沖技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化加工技術(shù)、大規(guī)模定制生產(chǎn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)等。 </p><p>　　3.3 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模具生產(chǎn)和管理的專用軟件的開發(fā)及升級(jí)。 </p>

17、<p>　　3.4 模具精細(xì)化制造和精益生產(chǎn)。精細(xì)化制造與精益生產(chǎn)不是單純的技術(shù)問題，而是設(shè)計(jì)、加工、管理技術(shù)和科學(xué)化、信息化的有機(jī)結(jié)合的綜合反映，對(duì)提高模具質(zhì)量和企業(yè)效益至關(guān)重要，應(yīng)作為發(fā)展重點(diǎn)予以特別關(guān)注。 </p><p>　　3.5 與模具直接關(guān)聯(lián)的模具制品成型過程在線智能化控制技術(shù)。它利用信息化和現(xiàn)代控制技術(shù)，對(duì)模具制品成型過程中的相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和在線智能化控制，以進(jìn)一步提高模具

18、制品的性能質(zhì)量和成型效率，甚至使原來無法成型的模具制品成為可能，實(shí)現(xiàn)模具及模具成型的重大創(chuàng)新。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　模具是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，其生產(chǎn)過程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制和綠色制造為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。主要用于高效大批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中的有關(guān)部件和制件，

19、其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，技術(shù)、資金密集，是制造業(yè)各有關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步的重要保障。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉忠偉主編.先進(jìn)制造技術(shù)[D].北京：國防工業(yè)出版社，2008. </p><p>　　[2] 莊萬玉，丁杰雄，凌丹，秦東興編著.制造技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011. <