快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

華金順

南方中金環(huán)境股份有限公司

快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

華金順

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快速模具制造技術(shù)作為一門新興的技術(shù)，使模具制造業(yè)的發(fā)展邁上了一個新的臺階，被譽為世界新時代發(fā)展的重要技術(shù)之一?？焖俪尚闻c制造作為快速模具制造技術(shù)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航空、家電和汽車制造等行業(yè)。尤其在汽車制造業(yè)，其應(yīng)用非常廣泛。本文通過對快速模具制造技術(shù)概念和現(xiàn)狀的分析，闡述快速模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢及未來發(fā)展建議。

模具技術(shù)；快速模具制造；現(xiàn)狀；趨勢

模具制造行業(yè)的發(fā)展在近幾十年來非常迅猛，現(xiàn)階段模具制造行業(yè)的年產(chǎn)量已經(jīng)遠(yuǎn)超有色金屬以及鋼鐵的年產(chǎn)量總合，目前模具在航天航空、儀表、機電以及汽車等行業(yè)及人們生活有關(guān)的各領(lǐng)域當(dāng)中得到了很好的應(yīng)用。依照國內(nèi)外目前的模具市場發(fā)展情況來看，在我國模具業(yè)進(jìn)行有效調(diào)整以后，模具制造的比例也將會持續(xù)增大。模具制造技術(shù)的水平是評價國家制造業(yè)綜合水平的一個重要參考指標(biāo)。

1 機械模具技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1 激光技術(shù)

在模具制造中激光加工技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，比如：特殊模具及快速成型等方面。在模具制造業(yè)中應(yīng)用激光技術(shù)的有：刻字、打孔及激光切割，目前的激光技術(shù)還有很多地方需要完善，比如激光功率、加工厚度、切割精度等都難以滿足很多情況下模具制造加工的實際需求。

1.2 CAD技術(shù)

在模具的設(shè)計制造中，第一步就是進(jìn)行模具設(shè)計，設(shè)計者一般會使用電腦先建立一個產(chǎn)品三維模型，其后再依照產(chǎn)品的三維模型來對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與優(yōu)化。而三維的CAD造型軟件一般像CATIA、UG等都提供了一個非常便利的設(shè)計平臺給模具設(shè)計師，而這些三維CAD軟件具有顯示逼真的效果、編輯修改尺寸驅(qū)動能力以及曲面造型的強大功能都能讓設(shè)計者輕松的將自己設(shè)計意圖表現(xiàn)出來，在最大程度上將自己所想的東西完整表現(xiàn)出來。并且其制品的體積以及質(zhì)量等物理參數(shù)都能進(jìn)行計算以及保存，也在一定程度上為后面將要進(jìn)行的模具成型分析打下一定的基礎(chǔ)。于此同時，這些軟件也會有獨立的模具設(shè)計模塊，它能提供很好的模具分型面工具，即使成型的零件非常復(fù)雜也能自行生成，并且具有品種非常的齊全的標(biāo)準(zhǔn)零件庫、典型的模具結(jié)構(gòu)以及模架庫等可以直接選擇調(diào)用，并且調(diào)用過程也相對較簡單，在一定程度上這些功能能使設(shè)計模具的時間大大縮短。

1.3 直接制模技術(shù)

相對于間接制模技術(shù)，直接制模技術(shù)在模具制造過程中對于模具CAD數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度要求比較高。它將會成為未來模具制造技術(shù)的主流發(fā)展方向。直接制模技術(shù)是利用RP系統(tǒng)把CAD圖紙上的數(shù)據(jù)直接應(yīng)用到將要生產(chǎn)的模具上，并直接制造出相應(yīng)的模具，所以該技術(shù)要求數(shù)據(jù)必須精確，利用該技術(shù)生產(chǎn)出的模具質(zhì)量、性能均比較高，也具有很高的模具使用壽命；同時模具制作工序比間接制模法簡單，縮短了模具生產(chǎn)周期，為企業(yè)節(jié)約了時間成本。當(dāng)然，由于該技術(shù)在精準(zhǔn)度上要求比較高，目前還難以在工廠大規(guī)模普及應(yīng)用。

實際中，已經(jīng)可以通過快速成形機進(jìn)行模具的直接制作?？焖俪尚螜C制作出的工件具有較好的機械性能，工件的模型和尺寸比較穩(wěn)定，這種快速成形工件可以直接作為模具使用。使用PPSF制作的工件很是堅硬，可以經(jīng)受300℃的高溫。如果在其表面噴涂清漆和高分子材料，就可用于砂型鑄造木模和低熔點合金快速制模工藝中。

1.4 三維打印技術(shù)(TDF)

這種技術(shù)不依賴激光，它是通過噴頭噴射出液態(tài)材料形成三維實體，當(dāng)然這種液態(tài)材料也是有要求的，它不能像水一樣，完全沒有可塑性，要求需要具有一定的可塑性，能夠很好地形成實體。這種技術(shù)的應(yīng)用范圍還是比較廣泛的，比較常見的就是應(yīng)用在制作陶瓷上。

2 我國快速制模技術(shù)發(fā)展趨

2.1 一體化

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在進(jìn)行不斷融合，各個領(lǐng)域中的技術(shù)也在互相滲透，而模具技術(shù)一體化就是整合了電子技術(shù)與機械設(shè)備，讓電子運輸、機械模具、自動化及網(wǎng)絡(luò)信息等技術(shù)能進(jìn)行綜合應(yīng)用，以此來服務(wù)模具工業(yè)。在模具技術(shù)一體化中不僅只包括技術(shù)，同時還包括產(chǎn)品，如果技術(shù)研究脫離了產(chǎn)品，那么就沒有任何實質(zhì)性的意義，缺少了產(chǎn)品的研究是毫無價值的。應(yīng)用現(xiàn)代的一體化技術(shù)所生產(chǎn)的高質(zhì)量產(chǎn)品是模具一體化技術(shù)研究的最終目的。

2.2 快速成型模具制造應(yīng)用

RP的快速模具制造的方法一般有兩大類：一是直接法，二是間接法。不同的方法使用于不同的情境，制作工藝也是不盡相同的，但是制造出來的產(chǎn)品質(zhì)量確實一樣的好。前者體現(xiàn)在選擇性激光燒結(jié)法上，這種方法制造出來的模具，可以使用非常長的時間。但這種方法也是優(yōu)缺點的，就是在燒結(jié)過程中，材料可能會發(fā)生收縮現(xiàn)象，這種收縮現(xiàn)象是比較難以控制的，所以制造出來的模具的精確度不是很高，需要反復(fù)地實驗。

軟質(zhì)模具因其所使用的軟質(zhì)材料(如硅橡膠、環(huán)氧樹脂等)有別于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新產(chǎn)品開發(fā)過程中作為產(chǎn)品功能檢測和投入市場試運行，以及國防、航空等領(lǐng)域單件、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)方面受到高度重視，尤其適合于批量小、品種多、改型快的現(xiàn)代制造模式。目前，軟質(zhì)模具制造方法主要有硅橡膠澆注法、金屬噴涂法、樹脂澆注法等。

2.3 模具掃數(shù)字化系統(tǒng)及掃描

模具掃描系統(tǒng)以及高速掃描機擁有從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧囊幌盗泄δ?，這樣對模具研制的制造周期進(jìn)行了縮減。在已有的數(shù)控銑床及加工中心上安裝快速掃描系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)快速采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。

快速制模技術(shù)將在制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。我國只有加大投入，迎頭趕上，才能在新一輪制造技術(shù)競賽中不被落下。也只有研發(fā)出適合我國國情和市場需要的制模技術(shù)，才能推動制造業(yè)的良性發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的整體快速發(fā)展。

[1] 張海鷗.快速模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].模具技術(shù)，2000(6).

[2] 黃杰東.快速模具制造技術(shù)[J].四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006(4).

[3] 李大鑫，張秀棉.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造，2005(2).