材料成型與控制工程模具制造技術初探

張志國 周環宇

摘 要 在制造業發展歷程中，材料成型和工程控制在其中發揮著十分重要的作用。它也是機械制造業發展過程中的一項關鍵工作，所以在我國制造業發展的過程中，相關的企業一定要對其加以重視。無論是在船只的制造還是在電力機械的制造上都需要材料成型加工技術的參與，該技術的質量和水平也成為了影響機械制造質量和水平的一個不容忽視的因素。

關鍵詞 材料成型 控制工程 制造技術

世界經濟的快速發展，使制造業市場競爭的日益激烈，企業為了保持活力，不斷提高產品質量和其領先的產品性能，不斷研究和開發新產品。企業家們今后將把超越競爭對手的開發周期和降低新產品開發成本作為主要目標。因此，企業界高度重視在20世紀80年代的快速原型制造技術，也成為一個熱門的研究課題在國內外高校和科研機構。然而，由于使用材料的限制的快速成型制造方法，還不能完全替代最終產品。在新產品投放市場試運行后，其功能測試和獲得用戶的反饋準確的信息方面，還需要通過實際的材料制成的產品。

一、模具制造過程中應注意的問題

1.模具鋼的材料：①熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時的相對高的溫度；②冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形；③塑料，一些塑料會產生腐蝕性副產品，例如PVC塑料。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會產生腐蝕。在這些情況下，推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。

2.模具尺寸：大尺寸模具常常使用預硬鋼。整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。

3.模具使用次數：長期使用（>100萬次）的模具應使用高硬度鋼，其硬度為48-65HRC。中等長時間使用（10萬到100萬次）的模具應使用預硬鋼，其硬度為30-45HRC。短時間使用（<10萬次）的模具應使用軟鋼，其硬度為160-250HB。

4.表面粗糙度：許多塑料模具制造商對好的表面粗糙度感興趣。當添加硫改善金屬切削性能時，表面質量會因此下降。硫含量高的鋼也變得更脆。

5.影響材料可切削性的主要因素：①鋼的合金成分越高，就越難加工；②鋼的結構對金屬切削性能也非常重要；③硬度也是影響金屬切削性能的一個重要因素；④非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響。例如Al2O3（氧化鋁），它是純陶瓷，有很強的磨蝕性；⑤殘余應力，它能引起金屬切削性能問題。常常推薦在粗加工后進行應力釋放工序。

6.切削工藝中最重要的因素。切削過程中一個最重要的目標是在每一個工序中為每一種刀具創建均勻分布的加工余量。這就是說，必須使用不同直徑的刀具（從大到小），特別是在粗加工和半精加工工序中。任何時候主要的標準應是在每個工序中與模具的最終形狀盡可能地相近。

二、非金屬材料的初步制作和控制工程

模具再次加工工藝首先，非金屬材料的制作和控制是一個比較復雜的工作，同時它也有非常強的系統性，對這種技術進行分類的話就會發現其類別是非常多的，一類是注射成型的技術，在實際的操作中就是使用專門的注射器，之后對其進行加熱，使其達到一定的溫度，這樣就可以使得結構內部的材料在物理形態上發生了非常明顯的轉變，最終使其呈現出液態的狀態，之后要選取一種具有高溫高壓性質的材料當做一種重要的輔料，在助力融化之后的坯料要注入到模具的型腔之內，靜置一段時間之后，觀察其狀態，等到材料徹底冷卻之后，從模具當中取出器件，就可以得到預想的元件。這種方法看起來很麻煩的方法在使用的過程中能夠體現出非常大的優勢，它產量高，同時在這一過程中也體現出了非常高的效率。在低能耗的自動化操作中能夠體現出非常大的優勢，它也會可以生產和制作結構復雜性比較強的器件，基于上述特點，這種方法非常適合使用在大型工廠當中進行流水線生產。

其次，還有一種方法是通過物理方式的擠出成型。旋塞和螺桿在此起到了至關重要的作用，旋塞的擠壓效用以及螺桿的切割效用，它們一起作用在形態固定的坯料上，并對其經行融化和再次融合的過程，施加相應壓力穿過模具，等待其冷卻凝固以后，就能夠獲取所需元件。這種方式可以簡稱為擠出成型，而它與眾不同的是可以連續不斷地提供生產動力，生產的效率也高于普通技術，更為難得的一點在于在“量”的滿足上還可以保證“質”，可以說是一種保質保量的方法，其使用的覆蓋面也不單一，對設備器材沒有太多嚴苛的限制。如果企業從事相關產業，這種技藝是一種投資相對較少，而成效立竿見影的選擇，“性價比”不俗。

再次，還有一種不同于以上兩種技術的方式，是把需要的材料放置在密封關閉的模型器具環境里，在壓強的增加過程中，再輔以固體化的技術，遂材料完整成型。這種方法可以一個工作流程下完成制作若干數量的元器件，生產出來的成品形態較為固定，有效地克服了收縮性這個元件頑疾，還攻克了以往元器件變形的通病，性能較為優良，即使有如此不可取代的優勢，缺陷也十分明顯，生產制作的相對周期較之同類型技術而言同期拉長了許多，生產的效率自然而言地有所降低。

三、結語

在時代發展日新月異的今天，科學技術正不斷發展，科學生產力在人類社會競爭激烈的背景下，成為一個不得不讓人重視的因素。科學技術在生活中體現得淋漓盡致，促使社會穩步向前，人們生活水平提高，選擇廣泛的同時帶來市場競爭加劇，高度重視科學技術的研發是企業適應社會發展的不二法門。材料成形技術在度過一個蛻變的過程，如何有效地提升生產效率，改良升級加工工藝不僅是企業發展的動力，更是社會前進的需要。

參考文獻：

[1]黃平華，尹桂林，余震，何丹農，倪鋒，酈鈞.逆向工程和數值模擬在汽車覆蓋件模具創新設計中的綜合應用[J].機床與液壓，2007（10）.

[2]成思源，張湘偉，黃曼慧.逆向工程技術及其在模具設計制造中的應用[J].機械設計與制造，2009（6）.