模具與現(xiàn)代制造技術(shù)

周宏遠(yuǎn)（邵陽(yáng)學(xué)院機(jī)械與能源工程系，湖南　邵陽(yáng)　422000）

模具與現(xiàn)代制造技術(shù)

周宏遠(yuǎn)
（邵陽(yáng)學(xué)院機(jī)械與能源工程系，湖南邵陽(yáng)422000）

現(xiàn)代模具的形狀及結(jié)構(gòu)逐漸趨于多元化和復(fù)雜化，具有的技術(shù)含量相當(dāng)之高。傳統(tǒng)的模具制造工藝已經(jīng)難以滿(mǎn)足時(shí)代發(fā)展需求，而市場(chǎng)需求又決定著現(xiàn)代模具制造業(yè)必須具有智能化、自動(dòng)化等特點(diǎn)。在此背景下，本文分析了現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展方向，以求為模具制造業(yè)的發(fā)展提供幫助。

模具；加工技術(shù)；發(fā)展方向

現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)起到了至關(guān)重要的作用，而作為其重要組成部分的模具制造技術(shù)，正在逐漸適應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，向智能化、自動(dòng)化和集成化方向發(fā)展，具體表現(xiàn)在模具的超精密加工技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的CAD/CAM 技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動(dòng)、冷卻、傳熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，數(shù)控技術(shù)和模具的CIMS 技術(shù)等方面。

1　高速銑削加工技術(shù)

高速銑削加工技術(shù)具有較高的精度和效率，能夠減少切削產(chǎn)生的熱量，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)加工時(shí)工作面處溫度上升和變形較大的不足，有利于溫度敏感材料的加工作業(yè)，又延長(zhǎng)了刀具的使用壽命。此外，高速銑削加工時(shí)切削深度及力度都較小，能夠大大提高零件的表面質(zhì)量，在薄壁零件的加工方面發(fā)揮著重要作用。利用高速銑削加工技術(shù)可以提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，高速銑削加工技術(shù)也更加趨于智能化、自動(dòng)化，在模具制造領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

2　電火花銑削技術(shù)

在電加工機(jī)床的自動(dòng)化、智能化程度以及性能上，國(guó)外的研究水平已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)。目前國(guó)際上普遍關(guān)注的是電火花銑削加工技術(shù)的發(fā)展，其具有減少材料性能影響、降低模具制造成本等優(yōu)點(diǎn)，利用高速旋轉(zhuǎn)的管狀電極進(jìn)行二維或三維的加工作業(yè)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備成型電極的不足。在人們對(duì)安全重視程度提高的背景下，電火花加工技術(shù)的危險(xiǎn)控制和防范備受人們關(guān)注。歐共體對(duì)電火花加工機(jī)床具有嚴(yán)格的安全性要求，必須經(jīng)過(guò)CE（Conformite Europeenne）認(rèn)證的電火花加工機(jī)床才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。電火花加工技術(shù)最大的安全問(wèn)題就是輻射，它對(duì)員工的健康和環(huán)境造成不可恢復(fù)的傷害。隨著國(guó)際上對(duì)安全環(huán)保概念的重視，增加電火花加工技術(shù)的安全性和環(huán)保性成為科研人員必須攻克的難題。

3　新一代模具　CAD/CAM 軟件技術(shù)

當(dāng)前，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)科研人員研究的模具軟件具有智能化、自動(dòng)化和集成化等優(yōu)點(diǎn)和明亮的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，模具CAD/CAM 軟件技術(shù)也已達(dá)到較高的水平。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法不同，模具軟件技術(shù)更加注重對(duì)先進(jìn)技術(shù)和理念的應(yīng)用，綜合考慮時(shí)代發(fā)展和市場(chǎng)需求等影響影響因素，以豐富知識(shí)和實(shí)例為基礎(chǔ)，增加先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用力度，使設(shè)計(jì)結(jié)果更具科學(xué)性和安全性。新一代模具CAD/CAM 軟件技術(shù)將豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐與計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，獲取模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的各方面信息，以便對(duì)模具制造的檢測(cè)、評(píng)估和數(shù)字化精準(zhǔn)加工。隨著科技的發(fā)展，市場(chǎng)需求表現(xiàn)出多元性，以往僅以功能模塊完整程度作為評(píng)估軟件性能指標(biāo)的方法已經(jīng)遭到摒棄。目前，對(duì)軟件性能方面的評(píng)估還要綜合考慮功能模塊是否方便信息的互享與收集、共用同一數(shù)據(jù)模型、有利于模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等一系列流程的因素。

4　快速模具制造技術(shù)

先進(jìn)的快速模具制造技術(shù)主要包括激光快速成型和無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)兩種，下面對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹和分析。

4.1激光快速成型技術(shù)（RPM ）

激光快速成型技術(shù)（RPM ）是指利用CAD/CAM等軟件建立的三維模型，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)控制激光進(jìn)行加工，最后得到實(shí)體模型的技術(shù)。我國(guó)在此項(xiàng)技術(shù)上的研究已經(jīng)達(dá)到較高的水平，并逐漸將其應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。國(guó)際上應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的快速成型技術(shù)主要有分層實(shí)體制造（LOM）、熔融沉積成形（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、和三維打印技術(shù)（3DP）等。我國(guó)激光快速成型技術(shù)的研究與發(fā)展要?dú)w功于清華大學(xué)。其在引進(jìn)美國(guó)的立體光刻或稱(chēng)光敏樹(shù)脂激光固化（SLA250）技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，不斷分析研究，開(kāi)發(fā)了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

4.2無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)

無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)通過(guò)對(duì)一系列排列整齊、高度可調(diào)的基本體精準(zhǔn)控制的方式，實(shí)現(xiàn)材料的三維曲面成型，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率。國(guó)內(nèi)無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)的研究重任主要是由吉林大學(xué)承擔(dān)。目前，該高校已經(jīng)將我國(guó)無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)提升至國(guó)際先進(jìn)水平，并設(shè)計(jì)制造了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備。

5　現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)

隨著模具設(shè)計(jì)制造對(duì)精度要求的提高，模具檢測(cè)技術(shù)也成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。傳統(tǒng)模具檢測(cè)技術(shù)很容易受到環(huán)境等因素的限制，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不利影響。目前，模具檢測(cè)時(shí)一般采用新一代三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，其不僅具有良好的適應(yīng)性和安全性，還能對(duì)溫差進(jìn)行控制，降低振動(dòng)等因素的影響，保證檢測(cè)結(jié)果的高準(zhǔn)確性。

6　模具拋光技術(shù)

人們?cè)谔岣吣＞吖δ芤蟮耐瑫r(shí)，還特別重視模具的表面質(zhì)量。國(guó)內(nèi)模具拋光技術(shù)僅能達(dá)到Ra0.05μm級(jí)別，還不能滿(mǎn)足光學(xué)儀器、相機(jī)鏡頭等精密零部件的透明度和精度要求，部分材料及工藝不得不從國(guó)外進(jìn)口和引進(jìn)，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了阻礙作用。未來(lái)對(duì)模具拋光技術(shù)的研究必定成為科研人員的重要任務(wù)。

7　結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代制造技術(shù)中需要大量的模具，兩者之間相互促進(jìn)，共同發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)刺激了模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步反過(guò)來(lái)又改進(jìn)和提高現(xiàn)代制造技術(shù)。應(yīng)該在時(shí)代發(fā)展的背景下，利用現(xiàn)代科技，促進(jìn)模具和現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展。

［1］趙丹陽(yáng)，宋滿(mǎn)倉(cāng).模具現(xiàn)代制造技術(shù)綜述［J］.模具制造，2013（08）.

［2］鄧明，杜麗偉，趙偉霖.現(xiàn)代模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展［J］.模具制造，2014（05）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.215

周宏遠(yuǎn)（1994-），男，湖南永州人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（現(xiàn)代制造方向）。