模具設計與制造的現狀及發展趨勢

林國梁

摘要：模具設計與加工技術在發展過程中，一直都受到了眾多因素影響，我國模具設計與加工技術在發展中遇到了較多困境。因此，要不斷轉變模具設計與制造技術發展現狀，推動模具設計可持續發展。

關鍵詞：注塑成型；模具；設計

引言

模具設計和制造的內容主要包括的就是模具設計以及模具制造這兩方面。在模具的設計中包括沖壓模及塑料膜的設計等，在模具的制造中既有傳統加工的切削鑄造等工藝，也有新興的一些現代化的特種加工工藝。在我國的現代化工業生產的過程中，模具具有重要的作用，大量的設備都需要應用模具對相關零件進行制造成型。目前的現代化模具既能夠對應用與微電子等元器件上的極其精細的部件進行成型，也能夠生產大型的機電設備零件。應用模具進行生產制造能夠按照產品的不同要求生產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，生產的效率也大大提高，能夠進行大批量的生產。因此要充分了解并掌握模具設計和制造的現狀，并對其發展趨勢加以研究和預判。

1模具設計與關鍵加工技術

1.1借助立體印刷方式制模

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

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、快捷制模等優勢。但是由于層疊實體方式在我國模具設計上應用時間較短，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

在模具設計全部加工技術內，計算機建模是整個模具設計流程內關鍵部分與流程。現階段，計算機建模體系最常應用的軟件為CAD。為了能夠對計算機建模體系深入了解，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，按照模具設計目標與任務，加強特征造型與實體造型之間結合，進行模具繪制工作。需要特別注意的是，模具在設計完畢之后，設計人員需要按照實際情況確定模具材質，加強貼圖線進行渲染。

2模具設計與制造的發展趨勢

2.1專業化和規模化發展

現代化的工業生產將向著更加專業化的方向發展，且生產的規模會逐漸擴大。生產的標準化為模具的應用的發展創造了良好的條件，能夠促使模具行業的整體水平得到明顯的提升，同時經濟效率也將實現有效的提高，推動我國的機械生產逐步增加其技術含量。

2.2采用高效率的設計方式

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

2.3應用數控化銑削機床

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，不僅會使模具生產的時間增加，也無法保持穩定的產品質量。目前開始在生產中應用數控機床，數控機床能夠很好的完成模具的生產中對型腔既自由曲面的加工，加工后的型腔規模和大小都更加接近產品所要求的形狀，從而減少了銑削所需的時間，也降低了靠模以及樣品生產的難度，提高了產品的質量，促進了生產效率的提升。

2.4應用電加工的機床

電火花的制造方法可以實現一些銑削加工所難以解決的問題，從而使模具表面的質量達到生產的標準。其主要特點是制造的效率比較高，可以進行大量生產，同時自動化設備的普及率比較高，能夠進行大規模模具的生產，比較適合生產深型腔、深槽、多件和多型腔的制造。深型腔結構一般比較復雜，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點，既能夠保證產品的質量，又可以大幅度的降低成本，在國外是一種比較成熟的技術。我國目前在家電以及汽車制造行業中開始廣泛的進行使用。隨著信息技術和計算機等技術的發展，更多先進的制造技術將被應用于模具的制造業中，推動模具技術的進一步發展。制模技術的進步將推動制造業的整體發展，因此我國應在這一領域加大投入的力度，積極借鑒和吸收國際上的先進技術，并研發出更加適應我國國情的模具制造技術，才能滿足我國市場的需要，讓企業能夠獲得更大的經濟效益，從而使我國的制造業實現良性發展。

結論

綜上所述，模具設計與加工關鍵技術正在向現代化與成熟化方向轉變。其在今后發展歷程內，想要提升我國模具設計與加工技術水平，就必須提升對其精細度加工及有關技術關注度上。隨著我國模具設計與加工關鍵技術向大型化與精密化方向轉變，精細加工技術快速更新換代，在這個階段內，大部分模具設計與加工技術已經基本上達到納米等級，進而在各領域發展建設內廣泛應用。除此之外，政府部門對模具設計與加工技術扶持力度不斷增加，這也就為我國制造行業發展創造出更加廣闊空間。

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