高精密模架在模具行業中的應用

尹銀輝

（浙江巨豐模架有限公司，浙江 溫州 325025）

0 引言

近年來，國內制造業發展迅速，模具行業也隨之不斷發展壯大。在國內先進制造產業中，高精密模架的應用已成為模具制造的趨勢。高精密模架在模具行業中具有較大的優勢，如加工精度高、加工周期短、成本低等。如瑞士GF 的高精密機床使其在眾多加工中心中脫穎而出，成為模具行業高精密模架的首選。

以下對高精密模具生產提出了新的研究視角和創新思路，并結合實際案例研究高精密模具的設計和制造，探討高精密模架在模具行業的發展前景。同時對高精密模具生產的應用前景提出了展望，為模具企業未來的發展提供了理論支持和指導。

1 高精密模架的設計和制造

1.1 高精密模架的設計原則和制造流程

高精密模架的設計和制造是模具行業中重要的環節，關系到模具的精度和使用壽命。在設計高精密模架時，需遵循以下設計原則。

（1）要考慮模架的結構，模架必須保證足夠的剛性，以避免其形變，影響加工精度。同時也要考慮模架的質量，將其質量控制在合理的范圍內。

（2）要考慮模具的加工精度。在模架的加工過程中，需要嚴格控制尺寸和形狀的公差，避免其影響模具加工精度。同時在模架的制造過程中，需要使用先進的加工中心設備，保證其加工精度。

（3）模架的制造流程。在加工模架前，需要根據設定的尺寸和公差進行機械加工，然后通過熱處理等工藝調整模架的硬度和精度，最后進行修整和去毛刺，保證模架表面粗糙度和精度。

（4）模架材料的選擇也非常重要，模架普遍采用的材料為不銹鋼材料。不銹鋼具有較低的密度、良好的耐腐蝕性和導熱性，適用于大型模架的加工。

（5）模架的調試和維修技術。在模架調試前，需要進行嚴格的檢測和試模，使模架加工精度達到要求。對于模架的維護和修理，需要采用專業的工具和設備進行。

綜上所述，高精密模架的設計和制造流程需要嚴格遵循相關的設計原則和制造工藝，以保證模具的加工精度和使用壽命，并且需要關注材料的選擇和模架維護，以確保模架的質量和性能。

1.2 模架材料的選擇和加工工藝

在高精密模架的設計中，模架材料的選擇和加工工藝是至關重要的。

（1）在材料的選擇方面，需要考慮模具在使用過程中的耐久性、耐磨性及抗變形能力。一般模架材料應具有優良的韌性、硬度和強度，以保證模具在使用壽命內不會失效。

（2）需要考慮模架的幾何形狀和尺寸，以確定適合的材料和加工工藝。大型模架需要采用鑄造工藝，以保證幾何形狀和尺寸的精度要求。小型模架可以采用加工中心等高精度的加工工藝來保證其尺寸的一致性與精度。

（3）在加工工藝方面，需要考慮材料的物理和化學性能，合理選擇加工方法。傳統的機械加工可以滿足大部分的模具制造需求，但是在特殊材料或較高精度要求時，可能需要采用電火花加工等非傳統加工技術。

（4）在模架的調試和維修中，需要充分考慮模架材料的性能和加工工藝的要求，以確保維修后的模具符合原有的性能指標和精度要求。因此，在模具的使用和維修過程中，應注意選擇合適的材料、加工工藝和維修技術，以確保模架在整個制造過程中的質量穩定和性能可靠。

1.3 模架的調試和維修

高精密模架是模具制造中重要的組成部分，其調試和維修至關重要。在進行模架調試時，應根據模具設計要求和實際加工需要進行調整，并在保證模具生產質量的同時，盡可能提高模具的加工效率和生產效益。

模架調試時，首先需要進行穩定性測試，檢驗模架是否穩定可靠，只有保證模架結構的穩定性，才能在加工生產中保證產品質量。其次，在模架調試過程中，需要配合模具設計師對模具進行各項參數測試，并及時發現和解決問題，同時注意記錄每次調試的結果，以便于日后供模具維護和加工進行參考。

對于模架維修，首要任務是延長模架的使用壽命。因為模架使用壽命的決定因素不僅包括材料和工藝，還與模架的實際使用情況相關。在維修模架時，需要先對損壞部分進行鑒別和判斷，然后進行相應的維修或更換后，重新對模具進行檢測，確保維修后的模架能夠滿足生產需求。

在模架維護方面需要定期對模具進行檢修和保養，以確保其正常運行，具體工作是對模架潤滑系統進行注油和清理，對模架緊固件進行檢查和拆卸以及對模架的各個部件進行檢測和調整等。

2 高精密模架在模具行業中的應用案例

2.1 高精密模架在汽車模具中的應用

高精密模架是模具加工中的一項重要成果，其應用范圍廣泛。高精密模架早已應用在汽車模具制造領域，并逐漸展現出巨大的潛力。

（1）高精密模架可以加快汽車模具的生產速度，提高模具加工的效率。在傳統的機械加工過程中常需要進行翻面、調整等操作，而高精密模架則可以通過加工中心加工、CAD/CAM 編程等方式，提高制造效率。

（2）高精密模架還可以有效提高模具的加工精度和質量穩定性。汽車外觀和內飾中的小細節，需要較高的精度來保證零件之間的拼接。高精密模架憑借其高精度、高穩定性的特點，減少了加工中的誤差，提升了模具的精度。

（3）高精密模架的應用也使汽車模具的設計更加嚴謹合理。汽車零部件的設計不僅涉及形狀、尺寸，還要考慮功能性、材料選擇等方面，借助高精密模架的加工能力和加工精度，可以更好地完成設計要求，讓模具發揮更佳性能，為汽車的生產提供更好的支持。

綜上所述，高精密模架在汽車模具制造中的應用既可以提高工作效率，又可以提高加工精度和模具性能。在競爭日益激烈的汽車市場中，高精密模架將會發揮越來越重要的作用。

2.2 高精密模架在電子產品模具中的應用

隨著電子產品市場的不斷發展，其對模具行業的要求也越來越高。因此，高精密模架在電子產品模具制造中的應用也得到了廣泛的關注和應用。現主要介紹高精密模架在電子產品外殼模具和內部連接器模具中的應用情況。

在電子產品外殼模具制造中，高精密模架用于對外殼的精度控制。近年來，更多的外殼模具正在使用精度高達±0.003 mm 的模架，這不僅能保證模具制造的精度，還可以降低制造成本。通過使用高精密模架可以消除傳統外殼模具生產中可能發生的一些問題，如翹曲、扭曲等。

在內部連接器模具制造中，高精密模架通常用于溝槽、孔和其他特征的制造，可以控制更精確的形狀和深度，確保連接器的精度和性能。同樣，這也為制造商提供了更快的工具磨損分析，以幫助他們更好地控制和管理其生產過程。

在電子產品模具制造領域，高精密模架還被用于制造微型沖模。高精度的切削和轉移機器技術可用于制造高品質的單層膜，并能生產高精度的細線電纜。

總之，高精密模架在電子產品模具制造中的應用呈不斷增長的趨勢，不僅可以提高模具質量和延長其使用壽命，還可以降低制造成本，提高生產效率和企業競爭力。

2.3 高精密模架在醫療器械模具中的應用

加工中心機床生產的高精密模架，其精度可以達到微米級別，且具有較高的穩定性和精準性。在醫療器械模具行業，其應用得到了越來越廣泛的關注，成為了制造醫療器械的重要工具之一。

（1）高精密模架在醫療器械領域的應用現狀。在現代醫學領域中，醫療器械的設計與制造十分重要，而高精密模架正是能夠協助醫療器械的加工和制造。目前國際醫學器械產業生產的醫療器械品種繁多，隨著醫學技術的不斷提高，醫療器械的精度和質量的要求越來越高，這就需要高精密模架的支持。高精密模架在醫療器械行業的應用廣泛，包括手術器械、醫用器械以及醫療電子設備的制造。

（2）高精密模架在醫療器械制造中的優越性。高精密模架具有高的精度和穩定性，這對于醫療器械的精度和精細制造非常重要。相比于傳統機械加工，高精密模架可在精度和效率上獲得更好的平衡。采用高精密模架進行醫療器械加工可以提高醫療器械的加工效率和制造精度，同時還提高了醫療器械的質量和安全性。

（3）高精密模架在醫療器械模具制造中的案例。目前，高精密模架已經廣泛應用于醫療器械模具的制造中，如使用高精密模架制造醫療器械內部結構的精度為微米級別，且表面粗糙度較好，制品的工藝精度能夠精確到微米級，生產的醫用器械內部結構具有較好的封閉性、衛生性和安全性。高精度的加工工藝使醫療器械制品具有更好的精度、耐磨性、耐腐蝕性以及韌性，同時延長了醫療器械的使用壽命。

（4）高精密模架在醫療器械模具制造中的前景。在醫療器械行業中，高精密模架從垂直的單一領域向多元化、綜合化和智能化的方向發展。未來，在加工醫用器械中，高精度模架將繼續發揮重要作用，為醫療器械的精細制造提供更為堅實的支撐，推動醫療器械產業的技術進步和創新。同時高精度模架技術也將實現持續的創新和發展，提高其應用范圍和質量，助力傳統產業向智能、高精度方向轉型升級。

2.4 高精密模架在航空航天模具中的應用

在航空航天模具領域，高精密模架不僅起到了基礎性加工作用，還成為提高制造精度、保障飛行安全的重要方式。

針對航空航天模具的應用場景，高精密模架具有多種獨特的優勢。首先，高精密模架能夠實現模具的精密定位，并在加工過程的每個步驟中保持其相對位置不變，因此提高了模具加工的精度和穩定性。其次，在加工過程中，高精密模架還能借助高精度的傳動裝置和控制系統，實現對加工參數的精準控制，這對于模具的加工精度、表面質量以及使用壽命等方面的提升都有著顯著的效果。最后，在模具加工的過程中，高精密模架還能有效避免因振動而引起的誤差，降低了模具加工的振動干擾，提高了加工的穩定性和效率。

在具體的航空航天領域，高精密模架的應用范圍廣泛，如在航空、衛星等領域，高精密模架可以用于加工各類機身部件、控制系統、電路板等；在航空發動機等領域，高精密模架可以用于加工整機、進氣道、渦輪葉片等關鍵部件。高精密模架已成為保障航空航天器安全、提升各項指標的重要方式，為航空航天產業的快速發展作出了巨大的貢獻。

綜合來看，在航空航天模具制造領域中，高精密模架的應用效果顯著，其優良性能能有效保障模具的加工質量、加工精度和穩定性，提高模具加工效率。同時其在航空航天領域中的應用也得到了廣泛的關注，為行業的發展注入了新的動力和活力。

3 高精密模架的未來發展趨勢和挑戰

3.1 高精密模架的未來發展趨勢

隨著工業技術的不斷發展和制造業的進步，高精密模架已成為模具行業中的重要組成部分。在未來，高精密模架還有較大的發展空間和市場需求，以下從多個方面分析高精密模架未來的發展趨勢。

（1）高精密模架在制造效率和生產效益方面有著巨大的潛力。未來，高精密模架將不斷優化和升級，不僅能提高模具的精度和質量，還能縮短模具的制造周期和降低制造成本。因此，高精密模架的應用將越來越廣泛，給制造業帶來更高的效益和利潤。

（2）高精密模架的發展趨勢將會更加智能化和數字化。在未來，高精密模架將更加注重工業4.0和智能制造的應用，可以通過各種智能傳感器、計算機和機器人控制等技術來實現全自動、數字化生產，提高生產效率和制造精度。

（3）高精密模架未來的發展趨勢還將注重協同生產和共享制造。這一新型制造模式將通過數據共享和協同生產，實現企業間的資源共享和合作生產，縮短生產周期和降低制造成本。

因此，高精密模架的未來發展趨勢將更加多樣化、智能化和數字化，可以更好地支持制造業的優化和提升。但同時高精密模架也將面臨一些挑戰，需要不斷創新和突破。

3.2 高精密模架面臨的挑戰和解決方案

隨著模具制造行業不斷發展，高精密模架已成為必不可少的設備。然而，高精密模架在面臨很多挑戰之后，也需要找到相應的解決方案。

（1）高精密模架所需的材料成本較高，由此產生的成本壓力影響使用該設備的公司發展和擴大規模，因此需要采用新材料和技術來降低制造成本。

（2）高精密模架維護和保養也需要耗費大量的人力和物力資源。設備發生故障時需要更長的維修時間，這對企業的產能和生產效率影響較大。因此，需要對設備的維護和保養進行升級改進，采用先進的維修技術和有效的保養方法確保設備長時間的穩定性和高效率。

（3）隨著技術的發展，高精密模架的數據交互和信息管理也備受關注。傳統模具制造中的信息流無法滿足現代智能制造的需求，因此高精密模架需要在數據交互和信息管理方面進行改進，以適應當前行業的現代化要求。

（4）高精密模架在使用過程中，必須通過自動化和智能化的方式來進行管理和控制。因此必須將高精密模架與智能制造技術相融合，如應用人工智能或機器學習等現代技術，將其自動化程度和智能化水平提高到極致，以滿足當前行業智能制造的要求。

綜上所述，雖然高精密模架面臨著種種挑戰，但是只要采用適當的技術和措施，就能滿足市場需求，為模具行業發展作出更大的貢獻。

3.3 高精密模架與智能制造的融合

當前智能制造是制造業發展的必然趨勢，高精密模架也在智能制造中扮演著重要的角色。在智能制造工藝中，高精密模架作為模具的重要組成部分，高速、高效、高精度的加工需求也日益突顯，而智能制造技術則通過自動化、數字化等方式，挖掘并發揮高精密模架的潛力，使其更加符合生產需求。

在實踐中，高精密模架與智能制造的融合主要表現在以下方面。

（1）高精密模架的數字化設計、制造和檢測能力不斷提升，使其更加適應智能制造的需要。通過數字化方式，加工數據能夠被精準地傳遞和處理，有效保證了產品的精度和質量。同時數字化也能提升制造效率，簡化生產過程，使生產線更加智能化。

（2）高精密模架的選材和制造也越來越受到關注。目前，一些新的高強度材料不斷應用于高精度模架的生產中，使其更加耐用和可靠。此外，由于高精度模架的生產需要精度要求高，量化生產標準和嚴格的檢驗要求可以幫助生產廠家有效重組工藝，并提高良品率。

（3）現代制造業的高度自動化和信息化要求更加注重高精密模架的監控與控制。通過智能化監控方式，能對高精密模架的狀態和使用條件進行實時監測和分析，提升了工藝穩定性和生產效率。基于此，人工智能、大數據等現代技術也不斷被應用于高精密模架生產和維護中，實現對模架的智能化管理。

綜上所述，高精密模架在模具智能制造中的應用已成為制造業向著高端、智能化發展的必由之路。通過不斷探索和推廣相關技術，高精密模架未來的發展前景將無限廣闊。

4 總結與展望

4.1 高精密模架在模具行業中的應用前景

隨著現代工業的快速發展，對于模具制造的精度和品質要求越來越高，高精密模架的出現，使模具制造過程變得更加精準方便，也為模具行業的發展打開了新的大門。

在未來的發展中，高精密模架在模具行業中的應用前景廣闊。一方面，隨著國家產業轉型和升級的推進，高精密模架的需求也將不斷增加，特別是在一些高精度的模具制造領域，如航空航天領域、汽車工業等，高精密模架將發揮更加重要的作用；另一方面，隨著高科技技術的不斷發展，高精密模架在新材料、新技術等領域中的應用也將會不斷擴大，進一步促進模具技術的創新和提升。

為了更好地應對市場和客戶需求，高精密模架需要不斷進行創新發展。首先，可以從提高加工精度入手，加強模架自動化程度，提升生產效率。其次，可以從材料方面入手，選擇更高強度、更耐磨損的材料，進一步提高模架的穩定性。此外，運用虛擬技術和智能化制造技術也將成為高精密模架發展的新方向。因此，高精密模架在模具行業中的應用前景十分廣闊，未來隨著技術不斷發展，高精密模架在模具制造中的地位和作用將會更加突顯，同時也將不斷得到創新和提升。

4.2 探索高精密模架的創新發展方向

高精密模架的應用已經得到了廣泛的認可和推廣，而模具企業對高精密模架的需求也日益增長。然而，當前高精密模架市場上已經出現了相當程度的同質化和低價競爭的問題，因此探索高精密模架的創新發展方向，對于企業的可持續發展至關重要。

（1）傳統的高精密模架最大的問題是錯誤率較高，尤其是在加工大尺寸薄壁零件時，更容易出現變形、開裂、失真等問題。因此，今后研究人員可以考慮引入先進的機器學習和人工智能技術，結合大型計算機和云計算技術，建立更加智能化的高精密模架創新系統，提升高精密模架的制造精度和準確性，滿足復雜模具制造的需求。

（2）在高精密模架的實際應用中，還存在質量大、吸振性能差、冷卻不均等問題。因此，今后研究人員可以通過增加材料的厚度、采用更輕的材料、附加緩沖材料等方式來改進高精密模架的吸振和承載性能。同時，可以研究如何通過優化高精密模架的冷卻系統來降低高精密模架的溫度，減小溫度差異，提高高精密模架的整體性能和延長使用壽命。

（3）隨著數字化工業的快速發展，高精密模架還可以通過數字化技術的應用和簡化設計實現更高的生產效率和更低的制造成本。如可使用數字化仿真技術，模擬高精密模架在不同條件下的加工性能，預測和解決潛在的問題；可使用虛擬現實技術，對高精密模架進行三維展示和操作，提高生產效率和降低開發費用。此外，簡化設計也可使高精密模架更易于制造和裝配，降低制造成本，提高生產效率，并且在一定程度上提升模架的質量和性能。

綜上所述，高精密模架的創新發展方向廣闊，今后研究人員可以通過引入機器學習、增加吸振材料、優化冷卻系統和數字化技術等多種方式進行探索，實現高精密模架的全方位升級。

5 結束語

從高精密模架的設計和制造切入，闡述了高精密模架的設計、制造、材料的選擇、加工工藝、調試和維修，高精密模架在汽車、電子產品、醫療器械以及航空航天模具中行業中的應用案例，高精密模架面臨的挑戰和解決方案，高精密模架與智能制造的融合。未來為模具企業提供加工精度更高、加工周期更短、制造成本更低、使用壽命更長的高精密模架。