現代模具制造技術的發展方向

摘 要： 現代模具與傳統模具不同，它不僅形狀與結構十分復雜，而且技術要求非常高，用傳統的模具制造方法加工困難，借助于現代化科學技術，采用先進制造技術才能達到要求。為適應市場對模具制造的短交貨期，高精度、低成本的迫切要求，現代模具制造技術必須發展，文章介紹了現代模具制造技術發展方向。

關鍵詞： 模具 制造技術 發展方向

模具制造技術發展迅速，已成為現代制造技術的重要組成部分。現代模具制造技術正朝著提高制造柔性、敏捷化制造及系統化集成的方向發展。具體表現在模具的CAD/CAM技術，模具的激光快速成型技術，模具的精密成形技術，模具的超精密加工技術，模具在設計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態模擬技術，模具的CIMS技術，以及數控技術等先進制造技術方面。

1.高速銑削加工技術

高速銑削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面質量，而且與傳統的切削加工相比具有溫升低（加工工件只升高3℃），熱變形小等優點，因而適合于溫度和熱變形敏感材料（如鎂合金等）加工。由于切削力小，可適用于薄壁及剛性差的零件加工；合理選用刀具和切削用量，可實現硬材料（HRC60）加工等。高速銑削加工技術正向敏捷化、智能化、集成化方向發展，成為第三代制模技術。

2.電火花銑削和“綠色”產品技術

國外的電加工機床，性能、工藝指標、智能化、自動化程度都已達到了相當高的水平，目前國外的方向是進行電火花銑削加工技術（電火花創成加工技術）的研究開發，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它用高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造復雜的成型電極，這是電火花成形加工領域的重大發展。

在電火花加工技術進步的同時，電火花加工的安全和防護技術越來越受到人們的重視，許多電加工機床都考慮了安全防護技術。目前歐共體已規定沒有“CE”標志的機床不能進入歐共體市場，同時國際市場也越來越重視安全防護技術的要求。目前，電火花加工機床的主要問題是輻射，它對安全、環保影響較大，在國際市場越來越重視“綠色”產品的情況下，改進模具加工主導設備電火花加工機床的“綠色”產品技術將是今后必須解決的難題。

3.新一代模具CAD/CAM軟件技術

目前，英、美、德等國及我國一些高等院校和科研院所開發的模具軟件，具有新一代模具CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評價等特點。新一代模具軟件建立在模具設計實踐中歸納總結出的大量知識的基礎上。這些知識經過了系統化和科學化的整理，以特定的形式存儲在工程知識庫中并能方便調用。在智能化軟件的支持下，模具CAD不再是對傳統設計與計算方法的模仿，而是在先進設計理論的指導下，充分運用本領域專家的豐富知識和成功經驗，其設計結果具有合理性和先進性。

新一代模具軟件以立體的思想、直觀的感覺設計模具結構，所生成的三維結構信息能方便地用于模具可制造性評價和數控加工，模具軟件在三維參數化特征造型、成型過程模擬、數控加工過程仿真及信息交流和組織與管理方面達到相當完善的程度并有較高的集成化水平。衡量軟件集成化程度的高低，不僅要看功能模塊是否齊全，而且要看這些功能模塊是否共用同一數據模型，是否以統一的方式形成全局動態數據庫，實現信息的綜合管理與共享，支持模具設計、制造、裝配、檢驗、測試及投產的全過程。

模具可制造性評價功能在新一代模具軟件中的作用十分重要，既要對多方案進行篩選，又要對模具設計過程中的合理性和經濟性進行評估，并為模具設計者提供修改依據。在新一代模具軟件中，可制造性評價主要包括模具設計與制造費用的估算、模具可裝配性評價、模具零件制造工藝性評價、模具結構及成形性能的評價等。新一代軟件具有面向裝配的功能，因為模具的功能只有通過其裝配結構才能體現出來。采用面向裝配的設計方法后，模具裝配不再是逐個零件的簡單拼裝，其數據結構既能描述模具的功能，又能定義模具零部件之間相互關系的裝配特征，實現零部件的關聯，有效保證模具的質量。

4.先進的快速模具制造技術

（1）激光快速成型技術（RPM）發展迅速，我國已達到國際水平，并逐步實現商品化。世界上已經商業化的快速成型工藝主要有SLA（立體光刻）、LOM（分層分體制造）、SLS（選擇性激光燒結）、3D-P（三維印刷）。

清華大學引進了美國3D公司的SLA250（立體光刻或稱光敏樹脂激光固化）設備與技術并進行開發研究，經多次改進完善，推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統”（擁有分層實體制造-SSM、熔融擠壓成型-MEM），這套擁有自主知識產權的快速成型工藝的系統（國家專利），具有較好的性能價格比。

（2）無模多點成形技術是用高度可調的沖頭群體代替傳統模具進行板材曲面成形的制造技術，無模多點成形系統以CAD/CAM/CAT技術為主要手段，快速經濟地實現三維曲面的自動成形。吉林工大承擔了無模多點成形的國家重點科技攻關項目，已自主設計并制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備。

5.現場化的模具檢測技術

精密模具的發展對測量的要求越來越高。精密的三坐標測量機，長期以來受環境的限制，很少在生產現場使用。新一代三坐標測量機基本上都具有溫度補償及采用抗振材料，改善防塵措施，提高環境適應性和使用可靠性，使其能方便地安裝在車間使用，實現測量現場化的特點。

6.鏡面拋光的模具表面工程技術

模具拋光技術是模具表面工程中的重要組成部分，是模具制造過程中后處理的重要工藝。目前，國內模具拋光至Ra0.05μm的拋光設備、磨具磨料及工藝已經成熟，而拋光至Ra0.025μm的鏡面拋光設備、磨具磨料及工藝尚處研制階段。隨著鏡面注塑模具在生產中的大規模應用，模具拋光技術成為模具生產的關鍵問題。由于國內拋光工藝技術及材料等方面還存在一定問題，相機鏡頭、光盤及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依賴進口。模具表面拋光不但受拋光設備和工藝技術的影響，還受模具材料鏡面度的影響，拋光本身也受模具材料的制約。

參考文獻：

[1]楊江河，魏永良.現代模具制造技術北京機械工業出版社，2006.

[2]許軍.提高模具使用壽命的方法探討[J].模具制造，2010（8）.