試論應用現代高新技術改造傳統的模具設計和制造

鄭英明

【摘要】 主要研究應用現代高新技術改進傳統模具設計制造行業。對模具設計制造新技術進行了分析，并以某汽車模鍛件加工中心的技術改造為例，對高新技術在模具設計制造中的應用進行了研究。

【關鍵詞】 模具 設計 制造

模具是現代工業生產中非常關鍵的工藝裝備，模具工業是現代工業的基礎，模具生產零件有著高效率、高質量、低能耗等優點，逐漸發展為現代工業生產的主流技術，工藝水平不斷增加，各種高新技術也不斷應用到模具的設計制造中，為模具行業自身形式也帶來了一定的改變。

一、模具設計制造新技術

1.1數字化設計制造

數字技術與網絡技術不斷發展完善，模具數字化設計制造技術逐漸成為研究人員的工作熱點。我國從上世紀90年代開始，嘗試模具設計的可視化、工程分析簡化的CAE技術，通過CAD、UG、CAE等基于數字化和計算機網絡技術的虛擬可視化技術，模具工程師能夠實現模具運動過程三維仿真模擬，從而實現模具運動協調，控制運動干涉，在設計階段控制制造過程中因為設計不合理導致的各種質量問題，有效降低了模具設計制作的成本，保證了模具最終的生產質量。

1.2基于CAE的沖壓技術

板料沖壓成型是一項歷史悠久的技術，CAE在模具設計制造中的應用催生了很多新的工藝，沖壓技術也發生了很大變化。

高強鋼材料鋼板強度高，應變硬化大，有著更優秀的均勻變形能力和疲勞特性。但是在模具設計制造中，采用高強鋼卻面臨著很多問題，尤其是沖壓過程中，高強鋼回彈量很高，甚至會發生側壁卷曲，導致高強鋼沖壓件尺寸精度難以符合標準。

熱沖壓成型技術就是專門解決高強鋼的沖壓問題，高溫下，高強鋼沖壓成型，模具內發生馬氏體相變，能夠保證高強鋼的強度，同時改善其加工性能。高強鋼熱沖壓技術能夠明顯改善高強鋼的成形性能，有效減小了沖壓回彈量，并且加工精度很高，無需升級沖壓機，而且熱形成工件的高延展率使得零件的強度進一步上升。

1.3快速成型技術

模具的快速成型技術主要有直接制造、陶瓷鑄造等方法。

1、直接制造。直接制造是使用樹枝、粉末塑料等材質制作凹凸模，能夠用于薄板，應用硅橡膠、金屬粉、樹脂份以及低熔點合金將原型復刻成模具，這種方法在產品試產階段得到了廣泛應用。除此之外，金屬粉燒結模型和LOM模具也是比較常見的模具快速成型技術。

2、陶瓷鑄造。陶瓷精密鑄造適用于單件或者小批量生產。首先使用RP原型作為母模，浸掛陶瓷砂漿之后燒結并去掉母模，一般使用丙烯酸鹽樹脂和LOM紙質材料在1000以下能夠脫模，再經過預熱、燒鑄、拋光、冷卻等過程就能夠得到注塑模，陶瓷精密鑄造法需要的工藝設備比較簡單，但是卻能夠獲得極好的表面光潔度和理想的尺寸精度。

3、模型鑄造。有砂型鑄造和石蠟鑄造等工藝類型。RP原型制作砂型，之后鑄鋼獲得模具工作部分?，F階段采用ABS材料，其高強度特性明顯改善了澆鋼的性能，尤其適用于大型堅固實心模型。

二、高新技術在傳統模具設計制造中的應用

以某汽車模鍛件生產基地的技術改進為例，對高新技術在傳統模具設計制造中的應用進行分析。該汽車模鍛件生產基地現有Lasco公司的電液對擊錘，3150t級壓力機和三條模鍛自動生產線，另配備1250t、1500t模鍛壓力機組以及其它配套模具生產線，年產曲軸、前軸、轉向節、齒輪等模鍛件可達5萬t。

2.1 CAD/CAM模擬技術的應用

市場形勢發生變化，對模具的開發速度要求更高，對模具設計和制造技術提出了新的挑戰?；亟⒛＞逤AD/ CAM室，在CAM系統和硬件支持下，具備了模具模擬仿真設計制造能力，最終達到了輸出滿足設計要求的產品圖樣。

2.2 CAE技術的應用

CAD/CAM技術配合CAE技術，能夠實現在計算機上進行模具局部的虛擬渲染，應用虛擬技術進行模具局部結構的反復修正調整，對模具的設計方案進行不斷的改正，在設計階段將各種在生產解決可能出現的問題迅速解決，力求通過CAE技術的修正，實現CAD結構的一次成型，應用局部修正來大幅度縮短模具的調試周期，節省調試成本。

三、結語

現階段，模具設計制造行業出現了很多新技術，包括CAD/CAM技術、CAE技術、高速沖壓、高速切削等，新技術在模具設計制造中的應用能夠明顯提高模具的生產效率，降低次品率，節約能耗，雖然在設備改造方面需要一定的投入，但是在生產成本的控制和生產效率與質量方面的提高卻是長效的，值得開展進一步的研究和在模具生產廠家的大規模應用。

參 考 文 獻

[1]呂世梅，曲貴龍.應用現代高新技術改造傳統的模具設計和制造[J].機械工人冷加工，2012（02）.

[2]李云強.用先進制造技術改造嘉工模具系統的研究及應用[D].重慶大學，2012.

[3]徐儉.快速成型技術的應用研究[D].大連理工大學，2013.