材料成型與控制工程的模具制造技術

譚永林

摘 要：材料成型與控制工程在制造業的發展過程中扮演重要角色，在現代制造業中占有舉足輕重的地位。掌握模具制造新技術是機械制造行業實現自身發展的重要環節。無論是在汽車主要配件還是家電主要配件的制造上都需要材料成型和控制工程的模具制造技術作為基礎，該技術的質量和水平也成為影響機械制造質量水平的一個不容忽視的重要因素。

關鍵詞：材料成型；控制工程；模具制造；技術

中圖分類號：TG162.41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0012-02

目前我國的經濟水平在改革開放以來取得了顯著的進步，在機械制造領域也出現了很多新的發展潮流和動態，在此背景之下，社會對于制造業水平的重視程度有了顯著的提高，人們對于模具制造技術也有著更高的要求，在這些需求的推動之下，我國的工業發展水平得以不斷的提升。

伴隨著CAD/CAE/CAM技術在模具行業的逐步推廣與深化，并行工程、逆向工程，虛擬技術的大量采用，在理念上廣泛地應用到模具快速制造技術當中，這些新技術的引入，使得人們在模具制造領域面臨著必須緊跟時代發展步伐的要求。傳統的家庭作坊式的低效率和高成本的模具加工制作已經成為歷史。材料成型與控制工程的模具制造技術是機械制造行業的基礎技術，在整個行業當中占有重要的地位，由此加深對于該領域的模具制造技術的理論研究與應用，是機械制造行業相關從業人員所要考慮的問題和思考的方向。

1 材料成型與控制工程模具制造技術綜述

1.1 材料成型與控制工程的基本概念

材料成型與控制工程主要研究的是如何改變材料的結構、提高材料的性能和改變表面形狀，研究材料在熱加工過程中受到其它相關工藝因素的影響，是綜合材料到產品設計開發一直到產品成型的理論和方法，在現代制造業中占有舉足輕重的地位。

材料成型及控制工程是研究熱加工改變材料的微觀結構、宏觀性能和表面形狀過程中的相關工藝因素對材料的影響，解決成型工藝開發、成型設備、工藝優化的理論和方法；研究模具設計理論及方法，研究模具制造中的材料、熱處理、加工方法等問題。

材料成型及控制工程專業是我國較多工科院校和職業技術類學校開設的重要專業。該專業培養具備材料科學與工程的理論基礎、材料成型加工及其控制工程、模具設計制造等專業知識，能在機械、模具、材料成型加工等領域從事科學研究、應用開發、工藝與設備的設計、生產及經營管理等方面工作的高級工程技術人才和管理人才。該專業分為焊接成型及控制、鑄造成型及控制、壓力加工及控制、以及模具設計與制造等四個培養模塊。鑒于模具在機械制造領域的廣泛應用，使得模具制造技術已成為材料成型與控制工程技術中最為重要的技術部分。

1.2 模具及其模具制造技術綜述

近些年來我國的模具制造技術已經取得較大程度的進步。在取得進步的同時，塑料模具在我國的發展增長迅速，這主要是源于各行業對于塑料產品的大量需求。根據《2013-2017年中國模具制造行業細分產品產銷需求與前景預測分析報告》的調查數據顯示，目前我國的塑料模具在整個模具行業當中占據有1/3的比重。由于塑料具有傳統金屬所不具備的諸多優點，并且伴隨著塑料材料和成型技術重大的技術突破，傳統的材料在很多領域都被塑料所取代。根據預測，模具市場的整體變化趨勢較為平穩，但是塑料模具的發展速度將會明顯的優于其他模具，并在整個模具市場中占有的比例將會有所提升。在這一模具行業的變化趨勢之下，模具制造技術適應變化的需求是其必然的選擇。

1.2.1 材料成型中的模具介紹

模具作為“工業之母”，已成為工業生產最為重要的工藝裝備，在工業生產各行業中起著舉足輕重的重要作用。模具有塑料模、沖壓模、鑄造模和鍛造模等模具分類，其中塑料模就有注塑模、吸塑模、擠塑模和吹塑模等不同的塑料模具類型。由于工業生產對模具制造及應用的迫切需求，促使很多的高等院校和職業技術類學校都普遍開設了模具制造及相關方面的專業，其中注塑模具往往是該類專業重點培養的專業方向，其實際的應用相當的廣泛。

1.2.2 高位數控加工——模具加工的前沿技術

高位數控加工技術的關鍵是高速主軸及高速進給驅動系統機床，高速加工刀具系統以及基于CAD/CAM自動化數控編程。高位數控加工在模具當中被視為先進前沿技術的關鍵之一就是采用CAM/CAD集成制造和設計系統，能夠進行圖形交互的自動化數控編程，該方法具有精確度高，快速度，直觀和使用簡單的優點。

1.2.3 快速成形與快速制模技術

快速制模技術（快速原型制造技術RPM）誕生于20世紀80年代后期，是基于材料累加形成的一種高新制造技術，被很多人認為是20世紀在制造領域的革命性的突破。快速形成技術是把CAM、CAD、CNC、新材料和精密伺服驅動等技術集合在一起的先進技術。主要是依據計算機上形成的三維產品設計的模型，對其展開分層切片，得到各個截面的輪廓，在根據不同材料工藝和特性逐漸疊加形成，進而得到三維的實體物品。

模具制造技術有很多，大多數的先進技術都可以運用在模具制造當中，比如計算機技術在模具制造中的應用，而且將先進技術應用到模具制造領域中還在不斷的發展當中。除了上述兩種的先進模具制造技術之外，還有反求工程技術、模具虛擬制造技術、模具集成制造技術和模具柔性制造技術。當然隨著技術的發展，模具制造技術的發展日新月異。

目前，有專家認為，未來模具制造技術采用可重構和可拓展的制造設備、供應鏈和系統，并能夠實現獨立制造。

1.2.4 材料成型與控制工程的模具技術前景

目前，我國在經濟領域取得了長足的進步，與此同時，行業之間競爭也變得越來越激烈。在此背景下，傳統的理論和實踐成果受到了極大的沖擊，各大制造企業在經營和發展的過程中對材料成型領域愈加的重視，正是由于這樣的趨勢使得此類技術的發展水平得到明顯的提升。在國際上的先進國家，材料成型行業發展都在朝著更加精確的方向發展。諸多對國民經濟構成重大影響的產業如若要實現發展，就必須依靠這一技術。模具制造技術在其自身的發展過程中被應用到工業生產的方方面面，在面對當前全球化的經濟背景之下，每個企業都在盡力想盡各種辦法尋求能夠跟上時代發展的步伐，這被視為企業的制造研發能力的一個重要反映，很多企業都在完善和發展材料成型加工技術。材料成型加工技術能否適應并符合當今時代的發展要求是一個重要的標志，如果其理論和研發不能夠用于實踐，其技術的研究和發展就失去原有的意義。只有在現實的基礎之上尋求技術的突破和改進，才能夠更好的將其運用在企業生產制造當中，從而更好的服務于企業的發展。

2 非金屬材料的初步制作和控制工程模具再次加工 工藝

2.1 注射成型技術

制作非金屬材料以及其控制技術并非是一蹴而就的，在其當中有多種技術與方法，其中的一種就是注射成型。專門用于注射機器的加熱和升溫，使其內部預先保留的基礎材料發生形態的改變，進而變成為液體形態，隨后，用一種具有高壓力性的材料做為輔助，使得溶化后的材料注入到模具塑形的整體型腔的里面，在等待一段時候之后內部的溫度下降并冷卻，就可以由此得到需要的相關的元器件。這樣的一種看似麻煩的技術，實際在產量上具有較高的效率，并且還有快速生產的優點，比較適用于低人力消耗的自動化、機械化操作。注射成型的技術可以生產制作內部結構復炸的部件，對于大型的流水線生產較為適合。

2.2 擠出成型技術

另外的一種方法就是通過物理的方法擠出成型，其中旋塞和螺桿在此起到極其重要的作用，旋塞的擠壓效果與螺桿的切割效果體現在材料的形態固定上，并對其進過融化以及融合的過程，加以相應的壓力穿過模具，在降溫并冷卻凝固之后，就可以獲得所需要的零件。這一方式被稱為擠出成型，其中獨特的優點就是可以源源不斷的提供生產的動力，生產的效率也要高于一般的模具制造技術。另外，最為重要的就是，該技術不僅僅在數量上可以滿足，還能夠在質量上得到保證，即保質保量的生產方法。如若企業在從事生產當中應用這一技術，能夠實現較低的投資成本，實現較高的性價比。

2.3 其他技術

除了上文中提到的擠出成型技術和注射成型技術以外，還有一種完全不同于這兩種技術的手段來實現目的。是把所需要的基礎材料放在密封完好的模具環境當中，在增強壓力的過程當中，在用固體化的技術加以輔助，最終實現材料的完整成型。此種方法可以在一個工作流程下完成若干數量的零部件，生產出來的產成品的形態比較固定，能夠有效的克服收縮性零部件的缺陷，并且可以克服元器件變形的通病，性能較為優異。盡管該方法具有很多的優點，但是這一方也有諸多的缺陷，生產的制作周期相對較長，即生產的效率偏低，由此也在一定的程度上阻礙了該方法在生產領域的廣泛的應用。

3 結 語

機械制造產業是國民經濟的支柱產業，其發展在國民經濟中起到決定性的作用。材料成型與控制工程的模具制造技術是機械制造行業生存與發展的基礎技術。在科技發展日新月異的今天，技術在不斷的發展，科學技術被最大限度的加以利用并服務與人類的生活與工作。技術在生活與工作領域的表現與所扮演的角色很容易讓人們能夠明白其技術所起到的巨大做用。同樣材料成型與工程控制的模型制造技術對于各個先進的技術積極引用是保持模具制造業發展的強大動力。

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