材料成型與控制工程的模具制造技術(shù)

譚永林

摘 要：材料成型與控制工程在制造業(yè)的發(fā)展過程中扮演重要角色，在現(xiàn)代制造業(yè)中占有舉足輕重的地位。掌握模具制造新技術(shù)是機(jī)械制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。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(shù)作為基礎(chǔ)，該技術(shù)的質(zhì)量和水平也成為影響機(jī)械制造質(zhì)量水平的一個(gè)不容忽視的重要因素。

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；模具制造；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG162.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）18-0012-02

目前我國的經(jīng)濟(jì)水平在改革開放以來取得了顯著的進(jìn)步，在機(jī)械制造領(lǐng)域也出現(xiàn)了很多新的發(fā)展潮流和動(dòng)態(tài)，在此背景之下，社會(huì)對(duì)于制造業(yè)水平的重視程度有了顯著的提高，人們對(duì)于模具制造技術(shù)也有著更高的要求，在這些需求的推動(dòng)之下，我國的工業(yè)發(fā)展水平得以不斷的提升。

伴隨著CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具行業(yè)的逐步推廣與深化，并行工程、逆向工程，虛擬技術(shù)的大量采用，在理念上廣泛地應(yīng)用到模具快速制造技術(shù)當(dāng)中，這些新技術(shù)的引入，使得人們?cè)谀＞咧圃祛I(lǐng)域面臨著必須緊跟時(shí)代發(fā)展步伐的要求。傳統(tǒng)的家庭作坊式的低效率和高成本的模具加工制作已經(jīng)成為歷史。材料成型與控制工程的模具制造技術(shù)是機(jī)械制造行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，在整個(gè)行業(yè)當(dāng)中占有重要的地位，由此加深對(duì)于該領(lǐng)域的模具制造技術(shù)的理論研究與應(yīng)用，是機(jī)械制造行業(yè)相關(guān)從業(yè)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(shù)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(jié)構(gòu)、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(guān)工藝因素的影響，是綜合材料到產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)一直到產(chǎn)品成型的理論和方法，在現(xiàn)代制造業(yè)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(jié)構(gòu)、宏觀性能和表面形狀過程中的相關(guān)工藝因素對(duì)材料的影響，解決成型工藝開發(fā)、成型設(shè)備、工藝優(yōu)化的理論和方法；研究模具設(shè)計(jì)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(yè)是我國較多工科院校和職業(yè)技術(shù)類學(xué)校開設(shè)的重要專業(yè)。該專業(yè)培養(yǎng)具備材料科學(xué)與工程的理論基礎(chǔ)、材料成型加工及其控制工程、模具設(shè)計(jì)制造等專業(yè)知識(shí)，能在機(jī)械、模具、材料成型加工等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、應(yīng)用開發(fā)、工藝與設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才和管理人才。該專業(yè)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(shè)計(jì)與制造等四個(gè)培養(yǎng)模塊。鑒于模具在機(jī)械制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得模具制造技術(shù)已成為材料成型與控制工程技術(shù)中最為重要的技術(shù)部分。

1.2 模具及其模具制造技術(shù)綜述

近些年來我國的模具制造技術(shù)已經(jīng)取得較大程度的進(jìn)步。在取得進(jìn)步的同時(shí)，塑料模具在我國的發(fā)展增長迅速，這主要是源于各行業(yè)對(duì)于塑料產(chǎn)品的大量需求。根據(jù)《2013-2017年中國模具制造行業(yè)細(xì)分產(chǎn)品產(chǎn)銷需求與前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告》的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前我國的塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)當(dāng)中占據(jù)有1/3的比重。由于塑料具有傳統(tǒng)金屬所不具備的諸多優(yōu)點(diǎn)，并且伴隨著塑料材料和成型技術(shù)重大的技術(shù)突破，傳統(tǒng)的材料在很多領(lǐng)域都被塑料所取代。根據(jù)預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的整體變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)，但是塑料模具的發(fā)展速度將會(huì)明顯的優(yōu)于其他模具，并在整個(gè)模具市場(chǎng)中占有的比例將會(huì)有所提升。在這一模具行業(yè)的變化趨勢(shì)之下，模具制造技術(shù)適應(yīng)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(yè)之母”，已成為工業(yè)生產(chǎn)最為重要的工藝裝備，在工業(yè)生產(chǎn)各行業(yè)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(yè)生產(chǎn)對(duì)模具制造及應(yīng)用的迫切需求，促使很多的高等院校和職業(yè)技術(shù)類學(xué)校都普遍開設(shè)了模具制造及相關(guān)方面的專業(yè)，其中注塑模具往往是該類專業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)的專業(yè)方向，其實(shí)際的應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛。

1.2.2 高位數(shù)控加工——模具加工的前沿技術(shù)

高位數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵是高速主軸及高速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)床，高速加工刀具系統(tǒng)以及基于CAD/CAM自動(dòng)化數(shù)控編程。高位數(shù)控加工在模具當(dāng)中被視為先進(jìn)前沿技術(shù)的關(guān)鍵之一就是采用CAM/CAD集成制造和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠進(jìn)行圖形交互的自動(dòng)化數(shù)控編程，該方法具有精確度高，快速度，直觀和使用簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

1.2.3 快速成形與快速制模技術(shù)

快速制模技術(shù)（快速原型制造技術(shù)RPM）誕生于20世紀(jì)80年代后期，是基于材料累加形成的一種高新制造技術(shù)，被很多人認(rèn)為是20世紀(jì)在制造領(lǐng)域的革命性的突破?？焖傩纬杉夹g(shù)是把CAM、CAD、CNC、新材料和精密伺服驅(qū)動(dòng)等技術(shù)集合在一起的先進(jìn)技術(shù)。主要是依據(jù)計(jì)算機(jī)上形成的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模型，對(duì)其展開分層切片，得到各個(gè)截面的輪廓，在根據(jù)不同材料工藝和特性逐漸疊加形成，進(jìn)而得到三維的實(shí)體物品。

模具制造技術(shù)有很多，大多數(shù)的先進(jìn)技術(shù)都可以運(yùn)用在模具制造當(dāng)中，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用，而且將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到模具制造領(lǐng)域中還在不斷的發(fā)展當(dāng)中。除了上述兩種的先進(jìn)模具制造技術(shù)之外，還有反求工程技術(shù)、模具虛擬制造技術(shù)、模具集成制造技術(shù)和模具柔性制造技術(shù)。當(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展，模具制造技術(shù)的發(fā)展日新月異。

目前，有專家認(rèn)為，未來模具制造技術(shù)采用可重構(gòu)和可拓展的制造設(shè)備、供應(yīng)鏈和系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立制造。

1.2.4 材料成型與控制工程的模具技術(shù)前景

目前，我國在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步，與此同時(shí)，行業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)也變得越來越激烈。在此背景下，傳統(tǒng)的理論和實(shí)踐成果受到了極大的沖擊，各大制造企業(yè)在經(jīng)營和發(fā)展的過程中對(duì)材料成型領(lǐng)域愈加的重視，正是由于這樣的趨勢(shì)使得此類技術(shù)的發(fā)展水平得到明顯的提升。在國際上的先進(jìn)國家，材料成型行業(yè)發(fā)展都在朝著更加精確的方向發(fā)展。諸多對(duì)國民經(jīng)濟(jì)構(gòu)成重大影響的產(chǎn)業(yè)如若要實(shí)現(xiàn)發(fā)展，就必須依靠這一技術(shù)。模具制造技術(shù)在其自身的發(fā)展過程中被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，在面對(duì)當(dāng)前全球化的經(jīng)濟(jì)背景之下，每個(gè)企業(yè)都在盡力想盡各種辦法尋求能夠跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，這被視為企業(yè)的制造研發(fā)能力的一個(gè)重要反映，很多企業(yè)都在完善和發(fā)展材料成型加工技術(shù)。材料成型加工技術(shù)能否適應(yīng)并符合當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展要求是一個(gè)重要的標(biāo)志，如果其理論和研發(fā)不能夠用于實(shí)踐，其技術(shù)的研究和發(fā)展就失去原有的意義。只有在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)之上尋求技術(shù)的突破和改進(jìn)，才能夠更好的將其運(yùn)用在企業(yè)生產(chǎn)制造當(dāng)中，從而更好的服務(wù)于企業(yè)的發(fā)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(shù)

制作非金屬材料以及其控制技術(shù)并非是一蹴而就的，在其當(dāng)中有多種技術(shù)與方法，其中的一種就是注射成型。專門用于注射機(jī)器的加熱和升溫，使其內(nèi)部預(yù)先保留的基礎(chǔ)材料發(fā)生形態(tài)的改變，進(jìn)而變成為液體形態(tài)，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(shí)候之后內(nèi)部的溫度下降并冷卻，就可以由此得到需要的相關(guān)的元器件。這樣的一種看似麻煩的技術(shù)，實(shí)際在產(chǎn)量上具有較高的效率，并且還有快速生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，比較適用于低人力消耗的自動(dòng)化、機(jī)械化操作。注射成型的技術(shù)可以生產(chǎn)制作內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)炸的部件，對(duì)于大型的流水線生產(chǎn)較為適合。

2.2 擠出成型技術(shù)

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(xiàn)在材料的形態(tài)固定上，并對(duì)其進(jìn)過融化以及融合的過程，加以相應(yīng)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)就是可以源源不斷的提供生產(chǎn)的動(dòng)力，生產(chǎn)的效率也要高于一般的模具制造技術(shù)。另外，最為重要的就是，該技術(shù)不僅僅在數(shù)量上可以滿足，還能夠在質(zhì)量上得到保證，即保質(zhì)保量的生產(chǎn)方法。如若企業(yè)在從事生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用這一技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)較低的投資成本，實(shí)現(xiàn)較高的性價(jià)比。

2.3 其他技術(shù)

除了上文中提到的擠出成型技術(shù)和注射成型技術(shù)以外，還有一種完全不同于這兩種技術(shù)的手段來實(shí)現(xiàn)目的。是把所需要的基礎(chǔ)材料放在密封完好的模具環(huán)境當(dāng)中，在增強(qiáng)壓力的過程當(dāng)中，在用固體化的技術(shù)加以輔助，最終實(shí)現(xiàn)材料的完整成型。此種方法可以在一個(gè)工作流程下完成若干數(shù)量的零部件，生產(chǎn)出來的產(chǎn)成品的形態(tài)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(yōu)異。盡管該方法具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是這一方也有諸多的缺陷，生產(chǎn)的制作周期相對(duì)較長，即生產(chǎn)的效率偏低，由此也在一定的程度上阻礙了該方法在生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié) 語

機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展在國民經(jīng)濟(jì)中起到?jīng)Q定性的作用。材料成型與控制工程的模具制造技術(shù)是機(jī)械制造行業(yè)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)。在科技發(fā)展日新月異的今天，技術(shù)在不斷的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)被最大限度的加以利用并服務(wù)與人類的生活與工作。技術(shù)在生活與工作領(lǐng)域的表現(xiàn)與所扮演的角色很容易讓人們能夠明白其技術(shù)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(shù)對(duì)于各個(gè)先進(jìn)的技術(shù)積極引用是保持模具制造業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。

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