模具制造工藝技術(shù)研究進(jìn)展

周天 范興平

摘要：模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備之一。無(wú)論是工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)，還是新工業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，都離不開(kāi)模具的制造與研究。特別是材料成型與控制工程模具制造工藝備受人們的關(guān)注。近些年來(lái)我國(guó)的社會(huì)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于我國(guó)目前的制造行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如果制造業(yè)能夠抓住這個(gè)發(fā)展時(shí)代的機(jī)遇就能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：材料成型及控制工程;模具制造;制造工藝;研究

通訊作者：范興平，博士，副教授（1979-）主要從事釩鈦新材料，材料成型等方向的研究。

在我們生活中，我們生邊的每一樣物品都有著他自己特有的形狀。比如說(shuō)杯子、碗等都是我們生活中必不可少的生活用具，它們不只是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的凹槽形狀，而是豐富多彩的，可以根據(jù)你自己的審美買下你自己喜歡的樣式。這些都涉及到形狀，那就離不開(kāi)材料的成型，所謂的材料成型就是把一種形狀通過(guò)一些方法變成我們想要的形狀。

1國(guó)內(nèi)外模具工業(yè)現(xiàn)狀及我國(guó)模具技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外模具工業(yè)現(xiàn)狀。根據(jù)亞洲模具協(xié)會(huì)聯(lián)盟的綜合統(tǒng)計(jì)，國(guó)外主要模具生產(chǎn)國(guó)包括亞洲地區(qū)的日本，歐洲地區(qū)的德國(guó)、意大利、葡萄牙，美洲地區(qū)的美國(guó)等。日本的模具產(chǎn)值曾經(jīng)一直居世界第一位，約占全球的40%[1]，模具的開(kāi)發(fā)主要向高精度、高速率、短周期、復(fù)雜、大型、一體化等方面去發(fā)展[2]。德國(guó)向來(lái)以精湛的加工技藝和出產(chǎn)精密機(jī)械、上具而著稱，其模具行業(yè)也充分體現(xiàn)了這特點(diǎn)。德國(guó)擁有世界先進(jìn)的汽車、船舶等制造技術(shù)，是世界上重要的制造大國(guó)之一[3]。美國(guó)模具制造業(yè)在數(shù)控機(jī)床方面實(shí)力比較雄厚，它首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大批量自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，美國(guó)模具鋼已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)供應(yīng)，模具沒(méi)計(jì)制造普遍應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，加工工藝、檢驗(yàn)檢測(cè)配套了先進(jìn)設(shè)備，大型、復(fù)雜、精密、長(zhǎng)壽命、高性能模具技術(shù)達(dá)到領(lǐng)先水平。

國(guó)內(nèi)模具工業(yè)現(xiàn)狀。我國(guó)模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型精密復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件電子零件、汽車零件空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。

2金屬材料成型與控制工程模具制造技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展迅速，這對(duì)于我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展和前進(jìn)有著很大的推進(jìn)作用。正是由于制造業(yè)的發(fā)展迅速，人們對(duì)模具制造工藝的技術(shù)也更加的備受關(guān)注。同時(shí)在此過(guò)程中人們還不斷的關(guān)注這項(xiàng)領(lǐng)域中出現(xiàn)的新型工藝技術(shù)。

2.1金屬材料一次成型加工技術(shù)

擠壓成型。擠壓成型技術(shù)主要應(yīng)用于非金屬領(lǐng)域。該項(xiàng)技術(shù)能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中模具元件的連續(xù)生產(chǎn)，具有較高的生產(chǎn)效率。擠壓成型技術(shù)工藝較為簡(jiǎn)單，而且成本投資較小，不需要投入大量的人工，只需投入少量的設(shè)備資金，就能夠應(yīng)用于制造企業(yè)的模具元件生產(chǎn)，成本能夠在短時(shí)間內(nèi)得到回收。因此，擠壓成型技術(shù)在當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)效率高，模具元件質(zhì)量高，且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成破壞，具有環(huán)保、安全、高效等特性。

冷軋和拉拔成型。冷軋是通過(guò)相應(yīng)的可彎曲和壓縮的變形裝置，將材料形成一定的形狀和輪廓，用來(lái)制備工程產(chǎn)品，通常依靠冷軋過(guò)程中施加的切應(yīng)力使材料產(chǎn)生塑性變形。拉拔成型是將材料置于拉拔機(jī)的空腔內(nèi)，根據(jù)工程模具的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行高用力的拉伸，在拉伸過(guò)程中對(duì)材料受到的摩擦力及阻力有嚴(yán)格控。拉拔成型效率較高，能快速制備所需工程產(chǎn)品，有利于批量生產(chǎn)。

鑄造成型。鑄造成型是將金屬澆注在對(duì)應(yīng)的模具中，能夠形成工程產(chǎn)品一次性制備成型的流程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將高溫熔煉的金屬液體狀態(tài)倒入到事先準(zhǔn)備好我們做好的模具中，得到我們想要的產(chǎn)品。但鑄造成型受到模具精度影響，易形成較多毛刺，表面光滑度不足，對(duì)于精度要求較高的零件需進(jìn)行拋光打磨。

2.2金屬工程模具材料二次成型工藝

鍛造成型。鍛造通常需要根據(jù)材料的相變點(diǎn)把溫度加熱到奧氏體溫度以上，然后施加一定的壓力和沖擊力來(lái)進(jìn)行鍛造。這種工藝比較消耗時(shí)間，但是得到的產(chǎn)品性能較好。

沖壓成型?？刂撇牧系奶己磕軌蛴行У靥嵘饘俚乃苄?，因此對(duì)于低碳鋼能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓成型制備工程產(chǎn)品。在沖壓前需要進(jìn)行材料物理性能的測(cè)試，以免對(duì)沖壓機(jī)和沖壓控制臺(tái)造成不必要的損壞。

焊接成型。焊接成型適用于工程產(chǎn)品有多個(gè)部件，這些部件為分離制備，通過(guò)焊接能夠使各部分進(jìn)行緊密的連接，能快速實(shí)現(xiàn)工程產(chǎn)品的組裝成型。但對(duì)于焊接成型而言，不同鋼種對(duì)應(yīng)不同的焊接技術(shù)和方法，比如氣焊、氬弧焊和壓力焊，均有不同的工藝條件和要求，該技術(shù)危險(xiǎn)系數(shù)較高，需要具有專業(yè)素養(yǎng)的工作人員。

2.3非金屬材料制備工程模具的工藝技術(shù)

擠出成型。通過(guò)液壓螺旋桿以及變速箱等大型傳輸扭矩工具，能對(duì)材料施加極高的壓力，靈活地根據(jù)工程產(chǎn)品的相應(yīng)尺寸和大小，進(jìn)行持續(xù)性擠出成型[22～24]。擠出成型對(duì)于操作較為簡(jiǎn)單，并且其設(shè)備成本較低，能夠根據(jù)產(chǎn)品的需要進(jìn)行調(diào)整，廣泛適用于有機(jī)材料產(chǎn)品的制備。

注射成型。該技術(shù)主要是第一步將原材料放入注射設(shè)備中，對(duì)材料進(jìn)行熔化處理，在注射裝置的高壓條件下，把完成熔化的材料注射至模具內(nèi);第二步對(duì)其冷卻處理，等材料固化后，拆除模具，生產(chǎn)出特定的產(chǎn)品?？蛇_(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)的目的，相應(yīng)改善生產(chǎn)效率，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

雖然我國(guó)制造業(yè)現(xiàn)在的發(fā)展出現(xiàn)了前所未有的繁榮景象，但我國(guó)仍然處于發(fā)展中國(guó)家的，還沒(méi)有進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家的行列，與一些西方的發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)還存在著一定的差距，我們?nèi)匀贿€需要不斷努力的創(chuàng)新與進(jìn)步，不斷縮小與別人的差距，使我國(guó)的模具制造工藝技術(shù)更上一層樓。

參考文獻(xiàn)

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