模具設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)狀分析與趨勢(shì)探討

范慶華

佛山市愛(ài)迪爾衛(wèi)浴有限公司 廣東佛山 528515

在各類的工業(yè)零部件生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，都需要以模具作為基礎(chǔ)，而且模具的結(jié)構(gòu)合理性、尺寸的精確性以及整體的精密性，直接決定了部件的生產(chǎn)質(zhì)量，并間接的影響著后期整個(gè)產(chǎn)品的品質(zhì)、性能。所以，要想提高工業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)量，我們就必須要首先重視并切實(shí)做好對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造工作[1]。從工業(yè)化生產(chǎn)的早期至今，全球的模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)都在不斷的發(fā)展，至今已經(jīng)達(dá)到了較高的水平層次，并且其未來(lái)的發(fā)展還依然具有很大的空間，值得我們加以分析、探討。

1 模具設(shè)計(jì)與制造現(xiàn)狀

1.1 模具的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前，較為常見(jiàn)的模具設(shè)計(jì)主要包括了兩大類，一類是沖裁模，另一類是橡膠硫化模。對(duì)于沖裁模，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，首先是要對(duì)沖裁件進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，科學(xué)的簡(jiǎn)化生產(chǎn)方式，同時(shí)節(jié)約生產(chǎn)用料，延長(zhǎng)模具的使用時(shí)間，提高模具本身的品質(zhì)。其次是要對(duì)模具產(chǎn)品的加工方案進(jìn)行研究，確保沖裁的加工順序以及組合方式具有高度的合理性，可以適應(yīng)實(shí)際的生產(chǎn)制造需求。最后還需要做進(jìn)一步的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算，例如壓力面積標(biāo)準(zhǔn)、壓力范圍、排版布局等等。

橡膠硫化模具的設(shè)計(jì)，主要分為三個(gè)大致的步驟，分別是前期準(zhǔn)備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及圖紙審核。在前期準(zhǔn)備工作當(dāng)中，重點(diǎn)是進(jìn)行大致的設(shè)計(jì)需求分析、塑件材料性能測(cè)試，同時(shí)確定成型標(biāo)準(zhǔn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，重點(diǎn)是要對(duì)多樣的尺寸結(jié)構(gòu)與脫模方法做出明確，同時(shí)確定型腔數(shù)量等參數(shù)，繪制整體的結(jié)構(gòu)草圖。最后是對(duì)圖紙進(jìn)行審查，確保其能夠真正的滿足制造需求。

1.2 模具的制造現(xiàn)狀

對(duì)于模具的制造來(lái)說(shuō)，需要分兩個(gè)層面來(lái)說(shuō)，一個(gè)方面是實(shí)體層面的加工方法，這是模具制造的最實(shí)際過(guò)程，目前通常采用的是電火花加工。這種加工方式作用，主要是在產(chǎn)品與儀器工具之間，通過(guò)持續(xù)脈沖式放電，在極短的時(shí)間之內(nèi)，形成非常高的局部溫度，從而將蝕除去，達(dá)到金屬切割的目的，最終制成模具。

另一個(gè)方面是軟件層面的加工方法，在如今的模具制造過(guò)程當(dāng)中，軟件的應(yīng)用已經(jīng)是不可或缺的了，主要會(huì)應(yīng)用到CAE、CAM以及CAD等計(jì)算機(jī)程序，來(lái)指導(dǎo)和控制制造。在這方面，同時(shí)還設(shè)計(jì)到了其他的諸多信息化技術(shù)，例如有限元仿真及模型設(shè)計(jì)技術(shù)、反（逆）求工程技術(shù)以及虛擬模型設(shè)計(jì)技術(shù)和快速模型設(shè)計(jì)技術(shù)等，它們均在當(dāng)前的模具制造中，發(fā)揮著重要的作用。再?gòu)谋砻娼Ｒ酝鈦?lái)進(jìn)行探討，當(dāng)前超塑性成形建模、冷擠壓建模、澆鑄建模等方式，也得到了很大的改進(jìn)與完善，并在實(shí)踐當(dāng)中得到了有效的應(yīng)用[2]。

2 模具設(shè)計(jì)與制造發(fā)展趨勢(shì)

2.1 模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，模具的制造技術(shù)依然在不斷的向前發(fā)展，技術(shù)水平依然在提升，不論是在加工方式還是在工藝技術(shù)方面，都展現(xiàn)出了很大的發(fā)展空間。例如，在一些西方的發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)中，他們的模具制造生產(chǎn)，已經(jīng)開(kāi)始逐漸向數(shù)控化、自動(dòng)化，進(jìn)一步朝向無(wú)人化和人工智能化方向發(fā)展，這進(jìn)一步的解放了人的勞動(dòng)力，加快了模具的制造效率，提高了模具的制造質(zhì)量，同時(shí)模具的制造成本也在進(jìn)一步的降低。隨著技術(shù)的成熟，在未來(lái)，無(wú)人化、人工智能化的制造技術(shù)，將在全球范圍內(nèi)推廣、應(yīng)用，這會(huì)將全球的模具制造帶入到更高的層次水平。

2.2 數(shù)控銑削機(jī)床的應(yīng)用

從實(shí)際的生產(chǎn)來(lái)看，模具的制造，與零件的制造，存在著很大的差異，前者的制造難度明顯更高，而且只有首先確保了模具的制造質(zhì)量，才能確保后期零件的生產(chǎn)制造達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。是銑削加工，是目前型腔自由曲面，最為多見(jiàn)的一種加工方式，在一些結(jié)構(gòu)較大的模具制造中，較為適用。在以往的模具制造過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于操作人員具有非常高的能力要求，例如要對(duì)材料高度的熟悉，操作方面更是要精準(zhǔn)、嫻熟，但最終的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率依然很難控制。目前因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的運(yùn)用，模具生產(chǎn)中自由曲面和型腔的加工都在數(shù)控機(jī)床中完成，使型腔的規(guī)模大小非常接近產(chǎn)品形狀，大大縮短了工人銑削的時(shí)間，還降低了樣品和靠模的生產(chǎn)難度，增加了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

2.3 電加工機(jī)床的應(yīng)用

為了達(dá)到模具表面質(zhì)量的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，解決一些銑削難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，通常運(yùn)用電火花制造方法。它的主要特征是制造效率高、平均生產(chǎn)量大、自動(dòng)器械普及率高，適合加大規(guī)模的模具生產(chǎn)。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。如深型腔通常結(jié)構(gòu)繁雜、過(guò)渡曲面復(fù)雜、型腔較深，偶爾還要求使用的刀具形狀，因此不能確保制造形狀和大小的準(zhǔn)確性。就像汽車中儀表盤(pán)的制造、保險(xiǎn)杠塑料等需要采取電火花方式進(jìn)行加工。另外慢走絲線切割機(jī)床的使用，提升了沖壓模、級(jí)進(jìn)模等精確度，對(duì)一些精密器械的制造起到了良好的效果。特別是許多機(jī)床都擁有大錐度、上下異型的性能，從而非常適用于一些特殊模具的制造。除此自動(dòng)穿絲、自動(dòng)定位技術(shù)能夠使操作更加便捷，而且運(yùn)用與無(wú)人化的加工中去。因?yàn)槭褂糜?jì)算機(jī)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，現(xiàn)代的模具工作者有了更多的時(shí)間去檢測(cè)產(chǎn)品的規(guī)格與年質(zhì)量，從而大大增加了模具產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。

2.4 氣體輔助注射成形技術(shù)

在塑料成形方面，氣體輔助注射成形還屬于是一種較新的技術(shù)類型，其在模具的制造當(dāng)中，具有諸多的優(yōu)勢(shì)，例如模具表面質(zhì)量更高、翹曲變形更小等，而且不需要較大的注射壓力，該技術(shù)在國(guó)外的模具制造中，已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用，在我國(guó)的家電和汽車行業(yè)當(dāng)中，也有少量的應(yīng)用，不過(guò)就該技術(shù)的大范圍推廣來(lái)說(shuō)的話，當(dāng)前還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)氣體輔助成型流動(dòng)分析程序的研究與開(kāi)發(fā)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造，我們應(yīng)當(dāng)加以高度的關(guān)注與重視，因?yàn)槠渥鳛楝F(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)成品的質(zhì)量影響非常大，只有不斷的提高模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)水平，才能推動(dòng)工業(yè)化生產(chǎn)的進(jìn)步與發(fā)展。