現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展方向

摘 要： 現(xiàn)代模具與傳統(tǒng)模具不同，它不僅形狀與結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且技術(shù)要求非常高，用傳統(tǒng)的模具制造方法加工困難，借助于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，采用先進(jìn)制造技術(shù)才能達(dá)到要求。為適應(yīng)市場對(duì)模具制造的短交貨期，高精度、低成本的迫切要求，現(xiàn)代模具制造技術(shù)必須發(fā)展，文章介紹了現(xiàn)代模具制造技術(shù)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞： 模具 制造技術(shù) 發(fā)展方向

模具制造技術(shù)發(fā)展迅速，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。現(xiàn)代模具制造技術(shù)正朝著提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)，模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動(dòng)、冷卻、傳熱過程的動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，模具的CIMS技術(shù)，以及數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)方面。

1.高速銑削加工技術(shù)

高速銑削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面質(zhì)量，而且與傳統(tǒng)的切削加工相比具有溫升低（加工工件只升高3℃），熱變形小等優(yōu)點(diǎn)，因而適合于溫度和熱變形敏感材料（如鎂合金等）加工。由于切削力小，可適用于薄壁及剛性差的零件加工；合理選用刀具和切削用量，可實(shí)現(xiàn)硬材料（HRC60）加工等。高速銑削加工技術(shù)正向敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展，成為第三代制模技術(shù)。

2.電火花銑削和“綠色”產(chǎn)品技術(shù)

國外的電加工機(jī)床，性能、工藝指標(biāo)、智能化、自動(dòng)化程度都已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，目前國外的方向是進(jìn)行電火花銑削加工技術(shù)（電火花創(chuàng)成加工技術(shù)）的研究開發(fā)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它用高速旋轉(zhuǎn)的簡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，這是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。

在電火花加工技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，電火花加工的安全和防護(hù)技術(shù)越來越受到人們的重視，許多電加工機(jī)床都考慮了安全防護(hù)技術(shù)。目前歐共體已規(guī)定沒有“CE”標(biāo)志的機(jī)床不能進(jìn)入歐共體市場，同時(shí)國際市場也越來越重視安全防護(hù)技術(shù)的要求。目前，電火花加工機(jī)床的主要問題是輻射，它對(duì)安全、環(huán)保影響較大，在國際市場越來越重視“綠色”產(chǎn)品的情況下，改進(jìn)模具加工主導(dǎo)設(shè)備電火花加工機(jī)床的“綠色”產(chǎn)品技術(shù)將是今后必須解決的難題。

3.新一代模具CAD/CAM軟件技術(shù)

目前，英、美、德等國及我國一些高等院校和科研院所開發(fā)的模具軟件，具有新一代模具CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評(píng)價(jià)等特點(diǎn)。新一代模具軟件建立在模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中歸納總結(jié)出的大量知識(shí)的基礎(chǔ)上。這些知識(shí)經(jīng)過了系統(tǒng)化和科學(xué)化的整理，以特定的形式存儲(chǔ)在工程知識(shí)庫中并能方便調(diào)用。在智能化軟件的支持下，模具CAD不再是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法的模仿，而是在先進(jìn)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，充分運(yùn)用本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識(shí)和成功經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)結(jié)果具有合理性和先進(jìn)性。

新一代模具軟件以立體的思想、直觀的感覺設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，所生成的三維結(jié)構(gòu)信息能方便地用于模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工，模具軟件在三維參數(shù)化特征造型、成型過程模擬、數(shù)控加工過程仿真及信息交流和組織與管理方面達(dá)到相當(dāng)完善的程度并有較高的集成化水平。衡量軟件集成化程度的高低，不僅要看功能模塊是否齊全，而且要看這些功能模塊是否共用同一數(shù)據(jù)模型，是否以統(tǒng)一的方式形成全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測試及投產(chǎn)的全過程。

模具可制造性評(píng)價(jià)功能在新一代模具軟件中的作用十分重要，既要對(duì)多方案進(jìn)行篩選，又要對(duì)模具設(shè)計(jì)過程中的合理性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估，并為模具設(shè)計(jì)者提供修改依據(jù)。在新一代模具軟件中，可制造性評(píng)價(jià)主要包括模具設(shè)計(jì)與制造費(fèi)用的估算、模具可裝配性評(píng)價(jià)、模具零件制造工藝性評(píng)價(jià)、模具結(jié)構(gòu)及成形性能的評(píng)價(jià)等。新一代軟件具有面向裝配的功能，因?yàn)槟＞叩墓δ苤挥型ㄟ^其裝配結(jié)構(gòu)才能體現(xiàn)出來。采用面向裝配的設(shè)計(jì)方法后，模具裝配不再是逐個(gè)零件的簡單拼裝，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既能描述模具的功能，又能定義模具零部件之間相互關(guān)系的裝配特征，實(shí)現(xiàn)零部件的關(guān)聯(lián)，有效保證模具的質(zhì)量。

4.先進(jìn)的快速模具制造技術(shù)

（1）激光快速成型技術(shù)（RPM）發(fā)展迅速，我國已達(dá)到國際水平，并逐步實(shí)現(xiàn)商品化。世界上已經(jīng)商業(yè)化的快速成型工藝主要有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)引進(jìn)了美國3D公司的SLA250（立體光刻或稱光敏樹脂激光固化）設(shè)備與技術(shù)并進(jìn)行開發(fā)研究，經(jīng)多次改進(jìn)完善，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），這套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的快速成型工藝的系統(tǒng)（國家專利），具有較好的性能價(jià)格比。

（2）無模多點(diǎn)成形技術(shù)是用高度可調(diào)的沖頭群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板材曲面成形的制造技術(shù)，無模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)成形。吉林工大承擔(dān)了無模多點(diǎn)成形的國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，已自主設(shè)計(jì)并制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點(diǎn)成形設(shè)備。

5.現(xiàn)場化的模具檢測技術(shù)

精密模具的發(fā)展對(duì)測量的要求越來越高。精密的三坐標(biāo)測量機(jī)，長期以來受環(huán)境的限制，很少在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。新一代三坐標(biāo)測量機(jī)基本上都具有溫度補(bǔ)償及采用抗振材料，改善防塵措施，提高環(huán)境適應(yīng)性和使用可靠性，使其能方便地安裝在車間使用，實(shí)現(xiàn)測量現(xiàn)場化的特點(diǎn)。

6.鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)

模具拋光技術(shù)是模具表面工程中的重要組成部分，是模具制造過程中后處理的重要工藝。目前，國內(nèi)模具拋光至Ra0.05μm的拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝已經(jīng)成熟，而拋光至Ra0.025μm的鏡面拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝尚處研制階段。隨著鏡面注塑模具在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，模具拋光技術(shù)成為模具生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。由于國內(nèi)拋光工藝技術(shù)及材料等方面還存在一定問題，相機(jī)鏡頭、光盤及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依賴進(jìn)口。模具表面拋光不但受拋光設(shè)備和工藝技術(shù)的影響，還受模具材料鏡面度的影響，拋光本身也受模具材料的制約。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊江河，魏永良.現(xiàn)代模具制造技術(shù)北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]許軍.提高模具使用壽命的方法探討[J].模具制造，2010（8）.