模具設計與制造現狀分析與趨勢探討

范慶華

佛山市愛迪爾衛浴有限公司 廣東佛山 528515

在各類的工業零部件生產過程當中，都需要以模具作為基礎，而且模具的結構合理性、尺寸的精確性以及整體的精密性，直接決定了部件的生產質量，并間接的影響著后期整個產品的品質、性能。所以，要想提高工業化生產的質量，我們就必須要首先重視并切實做好對模具的設計與制造工作[1]。從工業化生產的早期至今，全球的模具設計制造技術都在不斷的發展，至今已經達到了較高的水平層次，并且其未來的發展還依然具有很大的空間，值得我們加以分析、探討。

1 模具設計與制造現狀

1.1 模具的設計現狀

目前，較為常見的模具設計主要包括了兩大類，一類是沖裁模，另一類是橡膠硫化模。對于沖裁模，在設計過程當中，首先是要對沖裁件進行詳細的數據分析，科學的簡化生產方式，同時節約生產用料，延長模具的使用時間，提高模具本身的品質。其次是要對模具產品的加工方案進行研究，確保沖裁的加工順序以及組合方式具有高度的合理性，可以適應實際的生產制造需求。最后還需要做進一步的相關數據計算，例如壓力面積標準、壓力范圍、排版布局等等。

橡膠硫化模具的設計，主要分為三個大致的步驟，分別是前期準備、結構設計以及圖紙審核。在前期準備工作當中，重點是進行大致的設計需求分析、塑件材料性能測試，同時確定成型標準。在結構設計的過程當中，重點是要對多樣的尺寸結構與脫模方法做出明確，同時確定型腔數量等參數，繪制整體的結構草圖。最后是對圖紙進行審查，確保其能夠真正的滿足制造需求。

1.2 模具的制造現狀

對于模具的制造來說，需要分兩個層面來說，一個方面是實體層面的加工方法，這是模具制造的最實際過程，目前通常采用的是電火花加工。這種加工方式作用，主要是在產品與儀器工具之間，通過持續脈沖式放電，在極短的時間之內，形成非常高的局部溫度，從而將蝕除去，達到金屬切割的目的，最終制成模具。

另一個方面是軟件層面的加工方法，在如今的模具制造過程當中，軟件的應用已經是不可或缺的了，主要會應用到CAE、CAM以及CAD等計算機程序，來指導和控制制造。在這方面，同時還設計到了其他的諸多信息化技術，例如有限元仿真及模型設計技術、反（逆）求工程技術以及虛擬模型設計技術和快速模型設計技術等，它們均在當前的模具制造中，發揮著重要的作用。再從表面建模以外來進行探討，當前超塑性成形建模、冷擠壓建模、澆鑄建模等方式，也得到了很大的改進與完善，并在實踐當中得到了有效的應用[2]。

2 模具設計與制造發展趨勢

2.1 模具制造技術的發展趨勢

當前，模具的制造技術依然在不斷的向前發展，技術水平依然在提升，不論是在加工方式還是在工藝技術方面，都展現出了很大的發展空間。例如，在一些西方的發達國家當中，他們的模具制造生產，已經開始逐漸向數控化、自動化，進一步朝向無人化和人工智能化方向發展，這進一步的解放了人的勞動力，加快了模具的制造效率，提高了模具的制造質量，同時模具的制造成本也在進一步的降低。隨著技術的成熟，在未來，無人化、人工智能化的制造技術，將在全球范圍內推廣、應用，這會將全球的模具制造帶入到更高的層次水平。

2.2 數控銑削機床的應用

從實際的生產來看，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量，才能確保后期零件的生產制造達到標準。是銑削加工，是目前型腔自由曲面，最為多見的一種加工方式，在一些結構較大的模具制造中，較為適用。在以往的模具制造過程當中，對于操作人員具有非常高的能力要求，例如要對材料高度的熟悉，操作方面更是要精準、嫻熟，但最終的生產質量、生產效率依然很難控制。目前因為數控機床的運用，模具生產中自由曲面和型腔的加工都在數控機床中完成，使型腔的規模大小非常接近產品形狀，大大縮短了工人銑削的時間，還降低了樣品和靠模的生產難度，增加了產品的質量，提高了生產效率。

2.3 電加工機床的應用

為了達到模具表面質量的生產標準，解決一些銑削難以實現的問題，通常運用電火花制造方法。它的主要特征是制造效率高、平均生產量大、自動器械普及率高，適合加大規模的模具生產。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。如深型腔通常結構繁雜、過渡曲面復雜、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確性。就像汽車中儀表盤的制造、保險杠塑料等需要采取電火花方式進行加工。另外慢走絲線切割機床的使用，提升了沖壓模、級進模等精確度，對一些精密器械的制造起到了良好的效果。特別是許多機床都擁有大錐度、上下異型的性能，從而非常適用于一些特殊模具的制造。除此自動穿絲、自動定位技術能夠使操作更加便捷，而且運用與無人化的加工中去。因為使用計算機先進的數控技術，現代的模具工作者有了更多的時間去檢測產品的規格與年質量，從而大大增加了模具產品的質量[3]。

2.4 氣體輔助注射成形技術

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類型，其在模具的制造當中，具有諸多的優勢，例如模具表面質量更高、翹曲變形更小等，而且不需要較大的注射壓力，該技術在國外的模具制造中，已經得到了一定的應用，在我國的家電和汽車行業當中，也有少量的應用，不過就該技術的大范圍推廣來說的話，當前還應當加強對氣體輔助成型流動分析程序的研究與開發。

3 結語

對于模具的設計和制造，我們應當加以高度的關注與重視，因為其作為現代工業化生產的基礎，對于工業生產成品的質量影響非常大，只有不斷的提高模具設計、制造技術水平，才能推動工業化生產的進步與發展。