材料成型及控制工程的設(shè)計(jì)制造與方向探究

高 樂

（哈爾濱理工大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150080）

在全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，我國(guó)工業(yè)擁有了非常好的發(fā)展機(jī)遇。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的不斷增加，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量也提出了更加嚴(yán)格的要求，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量能夠符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，最需要做的就是對(duì)產(chǎn)品原材料進(jìn)行嚴(yán)格檢查，保證加工后的產(chǎn)品能夠符合實(shí)際要求。因此，需要對(duì)材料成型及控制工程的設(shè)計(jì)制造給予充分重視，這不僅是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響行業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。

1 材料成型及控制工程模具生產(chǎn)制造技術(shù)

1.1 非金屬材料

針對(duì)非金屬材料來(lái)說(shuō)，其成型以及控制工程模具實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)，主要可以分為三種，即注射成型、擠壓成型以及壓制成型。具體來(lái)說(shuō)：（1）在應(yīng)用注射成型的過(guò)程中，主要是需要將一些非金屬的原材料，放置在注射設(shè)備中，在設(shè)備中完成材料的融化，經(jīng)過(guò)融化的材料一般能夠與目標(biāo)模具相吻合，再通過(guò)將其冷卻固化，完成整個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)。（2）擠壓成型是三種技術(shù)中應(yīng)用率最高的一種技術(shù)，其具備方便操作、能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，可以非常有效地保證材料質(zhì)量，在應(yīng)用范圍上也非常廣泛。同時(shí)該技術(shù)在設(shè)備上的投入也比較少，一般不會(huì)出現(xiàn)污染環(huán)境等相關(guān)問題。（3）壓制成型一般是需要工作人員先將一些非金屬材料，放置到模具腔內(nèi)，先對(duì)模具實(shí)施加壓處理，獲得符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。這種的缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期會(huì)相對(duì)比較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率比較低，在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的普及應(yīng)用方面存在一定困難。

1.2 金屬材料

金屬材料的生產(chǎn)制造相關(guān)技術(shù)，主要可以從旋壓成型、一次成型、二次成型、加工成型進(jìn)行質(zhì)量控制的分析。具體來(lái)說(shuō)：（1）在應(yīng)用旋壓成型相關(guān)技術(shù)過(guò)程中，需要相關(guān)技術(shù)人員將各種板料放置在芯模上，通過(guò)壓力對(duì)芯模產(chǎn)生的作用，對(duì)板料進(jìn)行壓緊和壓實(shí)處理，在這種情況下，一旦芯模出現(xiàn)了塑性變形的情況，就會(huì)直接影響最終的成品。在應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，技術(shù)人員需要注意以下幾點(diǎn)：制造技術(shù)接受的阻力越小，就能夠獲得更好的產(chǎn)品；該項(xiàng)技術(shù)在效率上還存在非常明顯的缺陷，所以在實(shí)際的加工過(guò)程中，技術(shù)人員需要按照產(chǎn)品實(shí)際加工需要選擇該項(xiàng)技術(shù)開展產(chǎn)品生產(chǎn)。（2）在一次成型加工技術(shù)中，擠壓成型、拉拔成型是非常常用的兩種金屬成型技術(shù)。其中擠壓成型需要工作人員將擬實(shí)施加工的坯料放置在加工模具中，通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行加壓處理，在合理壓力作用下，使坯料在模具中出現(xiàn)變形，進(jìn)而獲得需要的成型產(chǎn)品。應(yīng)用該技術(shù)能夠獲得塑性比較高的產(chǎn)品，并且產(chǎn)品不容易出現(xiàn)變形。而拉拔成型相關(guān)技術(shù)在實(shí)際操作中，需要工作人員將坯料放置到模具中，對(duì)模具實(shí)施拉拔處理，坯料在拉力的實(shí)際作用下，出現(xiàn)變形，進(jìn)而形成需要的產(chǎn)品形狀。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于材料的要求相對(duì)比較高，適用性不如擠壓成型技術(shù)好。除了以上提到的兩種技術(shù)之外，還可能會(huì)使用到軋制成型相關(guān)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要是利用軋輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力，使坯料出現(xiàn)塑性變形的情況，進(jìn)而得到相關(guān)的產(chǎn)品。

2 材料成型及控制工程的設(shè)計(jì)制造具體內(nèi)容

2.1 模具的設(shè)計(jì)與制造

在工業(yè)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的過(guò)程中，模具是非常重要的一種生產(chǎn)工具，模具不僅對(duì)材料加工速度和效率產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也會(huì)由于在設(shè)計(jì)上的精細(xì)程度，對(duì)材料的性能產(chǎn)生一定影響，能夠?yàn)樘嵘I(yè)企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量提供一定支持。因此，為了保證模具能夠更好地發(fā)揮出應(yīng)有作用，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)質(zhì)量以及效率，最重要的就是要對(duì)模具設(shè)計(jì)、制造進(jìn)行嚴(yán)格控制，將經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及穩(wěn)定性，作為模具設(shè)計(jì)和制造的基本原則，以此保證能夠通過(guò)提升模具制造的整體技術(shù)水平，促使企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量能夠獲得一定保證。首先，針對(duì)模具設(shè)計(jì)中需要遵循的“實(shí)用性”原則來(lái)說(shuō)，其重點(diǎn)需要放在模具的設(shè)計(jì)階段，確保模具能夠按照具體的需求，采用不同的材料實(shí)施設(shè)計(jì)工作，保證能夠滿足企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求。在制作模具的過(guò)程中，一般金屬材料相對(duì)比較常用，該種材料具備使用時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，但是缺點(diǎn)就是在制作模具的過(guò)程中，需要花費(fèi)大量的成本，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。而除了金屬材料之外，還可以使用一些非金屬材料制作模具，非金屬材料不僅在成本上相對(duì)比較低，并且質(zhì)量較輕，在使用的過(guò)程中非常便捷。但是由于非金屬材料穩(wěn)定性不佳，容易使模具使用時(shí)間變短。其次，針對(duì)模具制作經(jīng)濟(jì)性原則，主要需要將重點(diǎn)內(nèi)容放在如何使用低成本的材料進(jìn)行模具制作，但是降低成本并不意味著只需要考慮模具的材料成本，還需要對(duì)模具的使用壽命進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)對(duì)不同材料進(jìn)行對(duì)比和分析，選擇最適合企業(yè)生產(chǎn)要求的低成本材料，開展模具的制作工作。以此保證能夠通過(guò)降低模具成本、提升生產(chǎn)效率，保證企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)更好地發(fā)展。此外，制作適合的模具，不僅需要對(duì)材料、制作工藝等進(jìn)行深入研究和分析，同時(shí)也需要與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出適合的模具形狀。同時(shí)，在模具形狀設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要保證滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，還要提升產(chǎn)品的整體質(zhì)量，這樣才能夠真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)更好的發(fā)展。

2.2 焊接技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

在企業(yè)生產(chǎn)各類產(chǎn)品的過(guò)程中，有一些材料需要通過(guò)焊接的方式連接在一起，按照材料性能的不同，一般會(huì)選擇不同的焊接技術(shù)，進(jìn)而保證滿足企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求。焊接技術(shù)以及具體的應(yīng)用，可以分為以下幾種：（1）在對(duì)相同材料實(shí)施焊接的過(guò)程中，一般會(huì)選擇熔焊技術(shù)，這種技術(shù)手段主要是利用高溫進(jìn)行加熱，將材料的表面進(jìn)行融化，再將兩件材料連接在一起，在材料冷卻后，就能夠完成整個(gè)焊接工作。（2）在實(shí)際操作過(guò)程中，如果焊接的材料為金屬材料，不僅可以使用熔焊技術(shù)，同時(shí)也可以采用壓焊技術(shù)，這種技術(shù)手段操作起來(lái)與熔焊相似，但是壓焊技術(shù)不需要經(jīng)過(guò)加熱，在操作上比較方便。但是該技術(shù)具備比較明顯的缺點(diǎn)，如使用技術(shù)的局限性比較大，一般只能夠針對(duì)金屬材料使用。（3）除了以上提到的熔焊、壓焊技術(shù)之外，在生產(chǎn)中比較常用的技術(shù)還有釬焊，該方式對(duì)于任何情況、各種材料的連接都適用，主要是通過(guò)利用一些熔點(diǎn)比較低的物質(zhì)，將材料連接在一起，相比其他焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，更加方便快捷，能夠非常有效地降低焊接成本。

3 人才需求及發(fā)展方向

針對(duì)金屬壓力加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要應(yīng)用在工業(yè)制金行業(yè)中，由于社會(huì)的不斷進(jìn)步，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前對(duì)于基礎(chǔ)金屬需求量在不斷增加，對(duì)于產(chǎn)品的技術(shù)要求也越來(lái)越高，造成很多的材料都處于長(zhǎng)期短缺的狀態(tài)。而對(duì)于焊接相關(guān)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要應(yīng)用在發(fā)電、石油提煉以及鐵路制造等相關(guān)行業(yè)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及焊接材料創(chuàng)新等方面。為了保證提升設(shè)計(jì)指導(dǎo)的技術(shù)水平，需要針對(duì)機(jī)械模具材料進(jìn)行深入研究和分析，因此，當(dāng)前社會(huì)對(duì)于該方面人才的需求量越來(lái)越大，要求也變得越來(lái)越嚴(yán)格。在人才需求方面，主要可以分為以下幾類：

3.1 焊接成型

焊接技術(shù)不僅在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在設(shè)備維修過(guò)程中也起到了非常重要的作用。因此，為了能夠促進(jìn)企業(yè)更好地經(jīng)營(yíng)和發(fā)展，當(dāng)前對(duì)焊接方面的人才要求，主要可以總結(jié)為以下兩點(diǎn)：（1）需要人才具備較好的理論知識(shí)基礎(chǔ)。理論知識(shí)是一些技能的基礎(chǔ)，熟練掌握相關(guān)的理論知識(shí)，學(xué)會(huì)在實(shí)踐操作中應(yīng)用理論知識(shí)，也是新時(shí)代對(duì)人才綜合素質(zhì)的基本要求。（2）需要具備熟練的技術(shù)操作能力。相關(guān)技術(shù)人才在熟練掌握相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，需要擁有較好的技術(shù)能力，能夠熟練使用各種焊接技術(shù)，并且能夠針對(duì)不同的情況，選擇適合的技術(shù)開展焊接工作。

3.2 鍛造成型

當(dāng)前在社會(huì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，鍛造成型方面的人才資源非常短缺，因此鍛造成型以及控制專業(yè)中具備良好理論知識(shí)的人才，也成為了社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。針對(duì)鍛造工作的內(nèi)容來(lái)說(shuō)，鍛造成型方面人才，需要具備熟練的對(duì)壓力鍛造、砂型鑄造、擠壓鍛造等方式的操控能力。首先，砂型鑄造就是指利用砂型鑄造器對(duì)器具進(jìn)行制造的一種方法，該方法具備非常明顯的成本低優(yōu)勢(shì)，因此在金屬等各種材料的鍛造中，實(shí)現(xiàn)了非常廣泛的應(yīng)用，也是目前鍛造工作中最常用的一種方式。其次，低壓鍛造技術(shù)主要應(yīng)用在各種合金材料鍛造工作中，由于該種方法在操作上相對(duì)比較簡(jiǎn)單，能夠節(jié)省大量的勞動(dòng)力，因此效率非常高。最后，擠壓鍛造一般會(huì)應(yīng)用在熔融態(tài)金屬或者是合金材料鍛造工作中，鍛造過(guò)程一般是將處于熔融態(tài)的材料放置到模具中，通過(guò)高壓和冷卻，獲得需要的材料。

3.3 壓力工程

壓力工程是非常重要的一項(xiàng)工程，當(dāng)前在該方面的人才也處于非常短缺的狀態(tài)。壓力工程主要包括鍛壓、沖壓兩個(gè)方面，具體來(lái)說(shuō)：首先，鍛壓主要是應(yīng)用物理的方式，通過(guò)對(duì)金屬施加壓力，使其能夠在物理性質(zhì)上發(fā)生改變，進(jìn)而獲得產(chǎn)品的一種加工方式。鍛壓技術(shù)能夠彌補(bǔ)金屬冶煉時(shí)的一些缺陷，由于這種方式主要是利用施加高壓進(jìn)行金屬鍛造，因此能夠改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)材料能夠起到非常好的修復(fù)作用。其次，沖壓主要是通過(guò)物理壓力的方法，將模具作為一種媒介，對(duì)材料施加壓力，是一種只改變材料形狀的鍛造方法。在實(shí)際鍛造過(guò)程中，將兩種技術(shù)結(jié)合在一起，能夠非常有效地提升材料質(zhì)量，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)更好地經(jīng)營(yíng)和發(fā)展提供一定便利。

4 結(jié)束語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)中，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的主要因素，而材料質(zhì)量不僅對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)起著至關(guān)重要的作用，影響著企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。當(dāng)前我國(guó)工業(yè)發(fā)展正處于非常好的階段，我國(guó)材料成型以及控制工程技術(shù)也在逐漸提升，這也要求工業(yè)領(lǐng)域需要重視人才方面的培養(yǎng)工作。以此保證通過(guò)培養(yǎng)更多的材料成型及控制工程專業(yè)人才，保證人才能夠了解和掌握最高效、低成本的鑄造方式，保證工業(yè)領(lǐng)域在專業(yè)人才的積極努力下，實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。