试论应用现代高新技术改造传统的模具设计和制造

郑英明

【摘要】 主要研究应用现代高新技术改进传统模具设计制造行业。对模具设计制造新技术进行了分析，并以某汽车模锻件加工中心的技术改造为例，对高新技术在模具设计制造中的应用进行了研究。

【关键词】 模具 设计 制造

模具是现代工业生产中非常关键的工艺装备，模具工业是现代工业的基础，模具生产零件有着高效率、高质量、低能耗等优点，逐渐发展为现代工业生产的主流技术，工艺水平不断增加，各种高新技术也不断应用到模具的设计制造中，为模具行业自身形式也带来了一定的改变。

一、模具设计制造新技术

1.1数字化设计制造

数字技术与网络技术不断发展完善，模具数字化设计制造技术逐渐成为研究人员的工作热点。我国从上世纪90年代开始，尝试模具设计的可视化、工程分析简化的CAE技术，通过CAD、UG、CAE等基于数字化和计算机网络技术的虚拟可视化技术，模具工程师能够实现模具运动过程三维仿真模拟，从而实现模具运动协调，控制运动干涉，在设计阶段控制制造过程中因为设计不合理导致的各种质量问题，有效降低了模具设计制作的成本，保证了模具最终的生产质量。

1.2基于CAE的冲压技术

板料冲压成型是一项历史悠久的技术，CAE在模具设计制造中的应用催生了很多新的工艺，冲压技术也发生了很大变化。

高强钢材料钢板强度高，应变硬化大，有着更优秀的均匀变形能力和疲劳特性。但是在模具设计制造中，采用高强钢却面临着很多问题，尤其是冲压过程中，高强钢回弹量很高，甚至会发生侧壁卷曲，导致高强钢冲压件尺寸精度难以符合标准。

热冲压成型技术就是专门解决高强钢的冲压问题，高温下，高强钢冲压成型，模具内发生马氏体相变，能够保证高强钢的强度，同时改善其加工性能。高强钢热冲压技术能够明显改善高强钢的成形性能，有效减小了冲压回弹量，并且加工精度很高，无需升级冲压机，而且热形成工件的高延展率使得零件的强度进一步上升。

1.3快速成型技术

模具的快速成型技术主要有直接制造、陶瓷铸造等方法。

1、直接制造。直接制造是使用树枝、粉末塑料等材质制作凹凸模，能够用于薄板，应用硅橡胶、金属粉、树脂份以及低熔点合金将原型复刻成模具，这种方法在产品试产阶段得到了广泛应用。除此之外，金属粉烧结模型和LOM模具也是比较常见的模具快速成型技术。

2、陶瓷铸造。陶瓷精密铸造适用于单件或者小批量生产。首先使用RP原型作为母模，浸挂陶瓷砂浆之后烧结并去掉母模，一般使用丙烯酸盐树脂和LOM纸质材料在1000以下能够脱模，再经过预热、烧铸、抛光、冷却等过程就能够得到注塑模，陶瓷精密铸造法需要的工艺设备比较简单，但是却能够获得极好的表面光洁度和理想的尺寸精度。

3、模型铸造。有砂型铸造和石蜡铸造等工艺类型。RP原型制作砂型，之后铸钢获得模具工作部分。现阶段采用ABS材料，其高强度特性明显改善了浇钢的性能，尤其适用于大型坚固实心模型。

二、高新技术在传统模具设计制造中的应用

以某汽车模锻件生产基地的技术改进为例，对高新技术在传统模具设计制造中的应用进行分析。该汽车模锻件生产基地现有Lasco公司的电液对击锤，3150t级压力机和三条模锻自动生产线，另配备1250t、1500t模锻压力机组以及其它配套模具生产线，年产曲轴、前轴、转向节、齿轮等模锻件可达5万t。

2.1 CAD/CAM模拟技术的应用

市场形势发生变化，对模具的开发速度要求更高，对模具设计和制造技术提出了新的挑战。基地建立模具CAD/ CAM室，在CAM系统和硬件支持下，具备了模具模拟仿真设计制造能力，最终达到了输出满足设计要求的产品图样。

2.2 CAE技术的应用

CAD/CAM技术配合CAE技术，能够实现在计算机上进行模具局部的虚拟渲染，应用虚拟技术进行模具局部结构的反复修正调整，对模具的设计方案进行不断的改正，在设计阶段将各种在生产解决可能出现的问题迅速解决，力求通过CAE技术的修正，实现CAD结构的一次成型，应用局部修正来大幅度缩短模具的调试周期，节省调试成本。

三、结语

现阶段，模具设计制造行业出现了很多新技术，包括CAD/CAM技术、CAE技术、高速冲压、高速切削等，新技术在模具设计制造中的应用能够明显提高模具的生产效率，降低次品率，节约能耗，虽然在设备改造方面需要一定的投入，但是在生产成本的控制和生产效率与质量方面的提高却是长效的，值得开展进一步的研究和在模具生产厂家的大规模应用。

参 考 文 献

[1]吕世梅，曲贵龙.应用现代高新技术改造传统的模具设计和制造[J].机械工人冷加工，2012（02）.

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