我眼中的模具制造新技术

【摘 要】模具作为一种工具，是现代工艺生产中重要的工艺装备之一，在机械行业中起着非常重要的作用。模具制造技术的迅速发展，已成为现代制造技术不可缺少的一个重要组成部分。模具CAD/CAM/CAE软件技术、高速铣削加工（第三代制模技术）、虚拟制造技术、模具激光快速成型技术、合成树脂模具制造技术、现场化的模具检测技术、镜面抛光的模具表面工程技术等，几乎覆盖了所有现代模具制造技术，模具生产已经成为现代工业生产大规模化、专业化的一个重要手段。

【关键词】模具；制造；技术

模具是一种专用的工业设备，属于精密机械产品，广泛用于机械、电子、电器、轻工、国防、农业、航天、航空等行业。借助模具能节约材料、降低成本、提高生产率，因此在我国各行各业均得到广泛的应用。随着现代工业技术的迅速发展，对模具的使用寿命、尺寸精度、表面质量等不断提出了新的更高的要求。模具设计与制造技术在国民经济中的地位十分重要，对模具制造技术的要求也将越来越高。

现代模具制造技术的发展越来越快，朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。

一、模具CAD/CAM/CAE软件技术

模具CAD/CAE/CAM软件技术由多国联合开发，是一项利用计算机作为主要技术手段通过生成和运用各种数字信息与图形信息，帮助人们完成产品设计与制造的技术。该软件技术作为模具制造辅助工具是改造传统模具生产方式的关键技术，它借助计算机对产品工艺、模具结构、成型加工等进行设计和优化，能有效减少模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量。

模具CAD/CAM/CAE软件技术的集成，能实现数字信息处理的高度一体化，将设计结果直接用于数控仿真和生成数控加工程序，传输至数控机床进行自动加工，达到优化结构、提高效率、提高质量、降低成本的目的。

二、高速铣削加工（第三代制模技术）

高速铣削加工技术已成为国内外先进的制造加工技术，它向着灵敏化、智能化、集成化方向发展，因为高速铣削加工不但具有加工速度高、加工精度高以及表面质量好，而且与传统的切削加工相比具有温度升高低，热变形小等特点，特别适宜于如镁合金等对温度和热变形敏感的材料的加工。

切削力小，适合于加工薄壁及刚性差的零件；如果加工者合理选择刀具及合适的切削量，则还可以加工硬度高达HRC60的材料。

三、虚拟制造技术

虚拟制造作为一种新的制造技术以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，可虚拟产品设计、制造等。

（一）虚拟产品设计，提高设计效率，尽早发现设计中的问题，优化产品的设计。（二）虚拟产品制造，运用计算机仿真技术，对零件的加工方法、加工工序、工装的选用、工艺参数的选用、加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性、运动构件的运动性等均可建模仿真，可以提前发现加工缺陷、装配问题，从而能够优化制造过程，提高加工效率。（三）虚拟生产过程，通过计算机仿真优化生产过程，缩短产品生产周期，降低生产成本。

四、电火花创成加工技术

电火花创成加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。因此，不再需要制造复杂的成型电极。

日本三菱公司推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床能进行电极损耗自动补偿，在计算机上为机床开发专用CAM系统，能与AutoCAD等通用，可进行在线精度测量以保证高精度加工，为了确认加工形状有无异常或残缺，CAM系统还可实现仿真加工。

五、模具激光快速成型技术

激光快速成型技术（RPM）迅猛发展，我国已达到国际水平，并逐步实现商品化。世界上已经商业化的快速成形工艺主要有SLA（立体光刻）、LOM（分层分体制造）、SLS（选择性激光烧结）、3D-P（三维印刷）。

清华大学最先引进了美国3D公司SLA250（立体光刻或称光敏树脂激光固化）设备与技术并进行开发研究，经几年努力，多次改进，推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”（拥有分层实体制造-SSM、熔融挤压成型-MEM），具有较好的性能价格比。

六、合成树脂模具制造技术

合成树脂模具制造技术作为一种新型技术，已在汽车产品试制中得到成功应用，大大降低了生产成本。

一汽模具制造有限公司设计制造了12套树脂模具用于轿车的改型试制，这12套模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉延模具，其主要特点是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形，凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制，模具的尺寸精度高，制造周期可缩短二分之一至三分之二，总模具制造费用可节省1000万元左右。

七、镜面抛光的模具表面工程技术

鉴于模具属于精密机械产品，我们常采用模具抛光技术提高模具表面质量，目前，国内模具抛光至Ra0.05μm的抛光设备、磨具磨料及工艺，可以基本满足需求，而要抛光至Ra0.025μm的镜面抛光设备、磨具磨料及工艺还需摸索。

作为模具制造过程中的重要工艺，模具材料的合理选择是关键，镜面模具材料在冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺，使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。

八、结束语

实践证明， 模具CAD/CAM/CAE软件技术、高速铣削加工（第三代制模技术）、虚拟制造技术、电火花线切割电铸加工、模具激光快速成型技术、合成树脂模具制造技术、现场化的模具检测技术、镜面抛光的模具表面工程技术等，几乎覆盖了所有现代制造技术，可以提供制品优化设计方案，指导模具结构设计，提高设计质量，缩短设计周期，体现了模具制造技术的优越性。

作者简介：娄美，女（汉族），湖南衡阳技师学院模具系，讲师，主要从事模具专业课程教学工作。

参考文献：

[1]周菊兰、李云梅主编.《模具制造技术》.化学工业出版社.2016

[2]曾斌主编.《模具设计与制造基础》.第二版.电子工业出版社.2015

[3]王匀主编.《模具CAD/CAE/CAM》.机械工业出版社，2011.