淺談材料成型與控制工程的模具制造技術(shù)

范東輝++李鑫

摘要：材料成型與控制工程在制造業(yè)中的作用越來(lái)越大，因此在整個(gè)制造業(yè)中占據(jù)著重要的地位。對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，要想使自身得到很好的發(fā)展，應(yīng)該更好地掌握模具制造新技術(shù)這一環(huán)節(jié)。汽車和家電行業(yè)的主要配件的制造都離不開(kāi)材料成型和控制工程的模具制造技術(shù)，該技術(shù)的質(zhì)量是影響機(jī)械制造質(zhì)量水平的重要因素。

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；模具制造；技術(shù)

在機(jī)械制造行業(yè)中，材料成型與控制工程的模具制造技術(shù)屬于最基礎(chǔ)的技術(shù)，并且占據(jù)重要的位置。所以對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)相關(guān)從業(yè)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該深化對(duì)于該領(lǐng)域的模具制造技術(shù)的理論研究與應(yīng)用，這是他們要著重考慮的問(wèn)題和研究的方向。

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(guò)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(kāi)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(guò)程中的相關(guān)工藝因素對(duì)材料的影響，解決成型工藝開(kāi)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(wèn)題。

材料成型及控制工程專業(yè)是我國(guó)較多工科院校和職業(yè)技術(shù)類學(xué)校開(kāi)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(kāi)發(fā)、工藝與設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)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(lái)我國(guó)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(guó)的發(fā)展增長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(kāi)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(kāi)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)。

1.2.4材料成型與控制工程的模具技術(shù)前景

目前，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，與此同時(shí)，行業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)也變得越來(lái)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(yíng)和發(fā)展的過(guò)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(guó)際上的先進(jìn)國(guó)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(guó)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(guò)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(mén)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(guò)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(guò)融化以及融合的過(guò)程，加以相應(yīng)的壓力穿過(guò)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(lái)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(guò)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(lái)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(zhǎng)，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。

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