試論應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造

鄭英明

【摘要】 主要研究應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)。對模具設(shè)計(jì)制造新技術(shù)進(jìn)行了分析，并以某汽車模鍛件加工中心的技術(shù)改造為例，對高新技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】 模具 設(shè)計(jì) 制造

模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的工藝裝備，模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，模具生產(chǎn)零件有著高效率、高質(zhì)量、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主流技術(shù)，工藝水平不斷增加，各種高新技術(shù)也不斷應(yīng)用到模具的設(shè)計(jì)制造中，為模具行業(yè)自身形式也帶來了一定的改變。

一、模具設(shè)計(jì)制造新技術(shù)

1.1數(shù)字化設(shè)計(jì)制造

數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展完善，模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)逐漸成為研究人員的工作熱點(diǎn)。我國從上世紀(jì)90年代開始，嘗試模具設(shè)計(jì)的可視化、工程分析簡化的CAE技術(shù)，通過CAD、UG、CAE等基于數(shù)字化和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的虛擬可視化技術(shù)，模具工程師能夠?qū)崿F(xiàn)模具運(yùn)動過程三維仿真模擬，從而實(shí)現(xiàn)模具運(yùn)動協(xié)調(diào)，控制運(yùn)動干涉，在設(shè)計(jì)階段控制制造過程中因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的各種質(zhì)量問題，有效降低了模具設(shè)計(jì)制作的成本，保證了模具最終的生產(chǎn)質(zhì)量。

1.2基于CAE的沖壓技術(shù)

板料沖壓成型是一項(xiàng)歷史悠久的技術(shù)，CAE在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用催生了很多新的工藝，沖壓技術(shù)也發(fā)生了很大變化。

高強(qiáng)鋼材料鋼板強(qiáng)度高，應(yīng)變硬化大，有著更優(yōu)秀的均勻變形能力和疲勞特性。但是在模具設(shè)計(jì)制造中，采用高強(qiáng)鋼卻面臨著很多問題，尤其是沖壓過程中，高強(qiáng)鋼回彈量很高，甚至?xí)l(fā)生側(cè)壁卷曲，導(dǎo)致高強(qiáng)鋼沖壓件尺寸精度難以符合標(biāo)準(zhǔn)。

熱沖壓成型技術(shù)就是專門解決高強(qiáng)鋼的沖壓問題，高溫下，高強(qiáng)鋼沖壓成型，模具內(nèi)發(fā)生馬氏體相變，能夠保證高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度，同時(shí)改善其加工性能。高強(qiáng)鋼熱沖壓技術(shù)能夠明顯改善高強(qiáng)鋼的成形性能，有效減小了沖壓回彈量，并且加工精度很高，無需升級沖壓機(jī)，而且熱形成工件的高延展率使得零件的強(qiáng)度進(jìn)一步上升。

1.3快速成型技術(shù)

模具的快速成型技術(shù)主要有直接制造、陶瓷鑄造等方法。

1、直接制造。直接制造是使用樹枝、粉末塑料等材質(zhì)制作凹凸模，能夠用于薄板，應(yīng)用硅橡膠、金屬粉、樹脂份以及低熔點(diǎn)合金將原型復(fù)刻成模具，這種方法在產(chǎn)品試產(chǎn)階段得到了廣泛應(yīng)用。除此之外，金屬粉燒結(jié)模型和LOM模具也是比較常見的模具快速成型技術(shù)。

2、陶瓷鑄造。陶瓷精密鑄造適用于單件或者小批量生產(chǎn)。首先使用RP原型作為母模，浸掛陶瓷砂漿之后燒結(jié)并去掉母模，一般使用丙烯酸鹽樹脂和LOM紙質(zhì)材料在1000以下能夠脫模，再經(jīng)過預(yù)熱、燒鑄、拋光、冷卻等過程就能夠得到注塑模，陶瓷精密鑄造法需要的工藝設(shè)備比較簡單，但是卻能夠獲得極好的表面光潔度和理想的尺寸精度。

3、模型鑄造。有砂型鑄造和石蠟鑄造等工藝類型。RP原型制作砂型，之后鑄鋼獲得模具工作部分。現(xiàn)階段采用ABS材料，其高強(qiáng)度特性明顯改善了澆鋼的性能，尤其適用于大型堅(jiān)固實(shí)心模型。

二、高新技術(shù)在傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

以某汽車模鍛件生產(chǎn)基地的技術(shù)改進(jìn)為例，對高新技術(shù)在傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用進(jìn)行分析。該汽車模鍛件生產(chǎn)基地現(xiàn)有Lasco公司的電液對擊錘，3150t級壓力機(jī)和三條模鍛自動生產(chǎn)線，另配備1250t、1500t模鍛壓力機(jī)組以及其它配套模具生產(chǎn)線，年產(chǎn)曲軸、前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、齒輪等模鍛件可達(dá)5萬t。

2.1 CAD/CAM模擬技術(shù)的應(yīng)用

市場形勢發(fā)生變化，對模具的開發(fā)速度要求更高，對模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。基地建立模具CAD/ CAM室，在CAM系統(tǒng)和硬件支持下，具備了模具模擬仿真設(shè)計(jì)制造能力，最終達(dá)到了輸出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品圖樣。

2.2 CAE技術(shù)的應(yīng)用

CAD/CAM技術(shù)配合CAE技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模具局部的虛擬渲染，應(yīng)用虛擬技術(shù)進(jìn)行模具局部結(jié)構(gòu)的反復(fù)修正調(diào)整，對模具的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的改正，在設(shè)計(jì)階段將各種在生產(chǎn)解決可能出現(xiàn)的問題迅速解決，力求通過CAE技術(shù)的修正，實(shí)現(xiàn)CAD結(jié)構(gòu)的一次成型，應(yīng)用局部修正來大幅度縮短模具的調(diào)試周期，節(jié)省調(diào)試成本。

三、結(jié)語

現(xiàn)階段，模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)出現(xiàn)了很多新技術(shù)，包括CAD/CAM技術(shù)、CAE技術(shù)、高速沖壓、高速切削等，新技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用能夠明顯提高模具的生產(chǎn)效率，降低次品率，節(jié)約能耗，雖然在設(shè)備改造方面需要一定的投入，但是在生產(chǎn)成本的控制和生產(chǎn)效率與質(zhì)量方面的提高卻是長效的，值得開展進(jìn)一步的研究和在模具生產(chǎn)廠家的大規(guī)模應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]呂世梅，曲貴龍.應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造[J].機(jī)械工人冷加工，2012（02）.

[2]李云強(qiáng).用先進(jìn)制造技術(shù)改造嘉工模具系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D].重慶大學(xué)，2012.

[3]徐儉.快速成型技術(shù)的應(yīng)用研究[D].大連理工大學(xué)，2013.