高精密模架在模具行业中的应用

尹银辉

（浙江巨丰模架有限公司，浙江 温州 325025）

0 引言

近年来，国内制造业发展迅速，模具行业也随之不断发展壮大。在国内先进制造产业中，高精密模架的应用已成为模具制造的趋势。高精密模架在模具行业中具有较大的优势，如加工精度高、加工周期短、成本低等。如瑞士GF 的高精密机床使其在众多加工中心中脱颖而出，成为模具行业高精密模架的首选。

以下对高精密模具生产提出了新的研究视角和创新思路，并结合实际案例研究高精密模具的设计和制造，探讨高精密模架在模具行业的发展前景。同时对高精密模具生产的应用前景提出了展望，为模具企业未来的发展提供了理论支持和指导。

1 高精密模架的设计和制造

1.1 高精密模架的设计原则和制造流程

高精密模架的设计和制造是模具行业中重要的环节，关系到模具的精度和使用寿命。在设计高精密模架时，需遵循以下设计原则。

（1）要考虑模架的结构，模架必须保证足够的刚性，以避免其形变，影响加工精度。同时也要考虑模架的质量，将其质量控制在合理的范围内。

（2）要考虑模具的加工精度。在模架的加工过程中，需要严格控制尺寸和形状的公差，避免其影响模具加工精度。同时在模架的制造过程中，需要使用先进的加工中心设备，保证其加工精度。

（3）模架的制造流程。在加工模架前，需要根据设定的尺寸和公差进行机械加工，然后通过热处理等工艺调整模架的硬度和精度，最后进行修整和去毛刺，保证模架表面粗糙度和精度。

（4）模架材料的选择也非常重要，模架普遍采用的材料为不锈钢材料。不锈钢具有较低的密度、良好的耐腐蚀性和导热性，适用于大型模架的加工。

（5）模架的调试和维修技术。在模架调试前，需要进行严格的检测和试模，使模架加工精度达到要求。对于模架的维护和修理，需要采用专业的工具和设备进行。

综上所述，高精密模架的设计和制造流程需要严格遵循相关的设计原则和制造工艺，以保证模具的加工精度和使用寿命，并且需要关注材料的选择和模架维护，以确保模架的质量和性能。

1.2 模架材料的选择和加工工艺

在高精密模架的设计中，模架材料的选择和加工工艺是至关重要的。

（1）在材料的选择方面，需要考虑模具在使用过程中的耐久性、耐磨性及抗变形能力。一般模架材料应具有优良的韧性、硬度和强度，以保证模具在使用寿命内不会失效。

（2）需要考虑模架的几何形状和尺寸，以确定适合的材料和加工工艺。大型模架需要采用铸造工艺，以保证几何形状和尺寸的精度要求。小型模架可以采用加工中心等高精度的加工工艺来保证其尺寸的一致性与精度。

（3）在加工工艺方面，需要考虑材料的物理和化学性能，合理选择加工方法。传统的机械加工可以满足大部分的模具制造需求，但是在特殊材料或较高精度要求时，可能需要采用电火花加工等非传统加工技术。

（4）在模架的调试和维修中，需要充分考虑模架材料的性能和加工工艺的要求，以确保维修后的模具符合原有的性能指标和精度要求。因此，在模具的使用和维修过程中，应注意选择合适的材料、加工工艺和维修技术，以确保模架在整个制造过程中的质量稳定和性能可靠。

1.3 模架的调试和维修

高精密模架是模具制造中重要的组成部分，其调试和维修至关重要。在进行模架调试时，应根据模具设计要求和实际加工需要进行调整，并在保证模具生产质量的同时，尽可能提高模具的加工效率和生产效益。

模架调试时，首先需要进行稳定性测试，检验模架是否稳定可靠，只有保证模架结构的稳定性，才能在加工生产中保证产品质量。其次，在模架调试过程中，需要配合模具设计师对模具进行各项参数测试，并及时发现和解决问题，同时注意记录每次调试的结果，以便于日后供模具维护和加工进行参考。

对于模架维修，首要任务是延长模架的使用寿命。因为模架使用寿命的决定因素不仅包括材料和工艺，还与模架的实际使用情况相关。在维修模架时，需要先对损坏部分进行鉴别和判断，然后进行相应的维修或更换后，重新对模具进行检测，确保维修后的模架能够满足生产需求。

在模架维护方面需要定期对模具进行检修和保养，以确保其正常运行，具体工作是对模架润滑系统进行注油和清理，对模架紧固件进行检查和拆卸以及对模架的各个部件进行检测和调整等。

2 高精密模架在模具行业中的应用案例

2.1 高精密模架在汽车模具中的应用

高精密模架是模具加工中的一项重要成果，其应用范围广泛。高精密模架早已应用在汽车模具制造领域，并逐渐展现出巨大的潜力。

（1）高精密模架可以加快汽车模具的生产速度，提高模具加工的效率。在传统的机械加工过程中常需要进行翻面、调整等操作，而高精密模架则可以通过加工中心加工、CAD/CAM 编程等方式，提高制造效率。

（2）高精密模架还可以有效提高模具的加工精度和质量稳定性。汽车外观和内饰中的小细节，需要较高的精度来保证零件之间的拼接。高精密模架凭借其高精度、高稳定性的特点，减少了加工中的误差，提升了模具的精度。

（3）高精密模架的应用也使汽车模具的设计更加严谨合理。汽车零部件的设计不仅涉及形状、尺寸，还要考虑功能性、材料选择等方面，借助高精密模架的加工能力和加工精度，可以更好地完成设计要求，让模具发挥更佳性能，为汽车的生产提供更好的支持。

综上所述，高精密模架在汽车模具制造中的应用既可以提高工作效率，又可以提高加工精度和模具性能。在竞争日益激烈的汽车市场中，高精密模架将会发挥越来越重要的作用。

2.2 高精密模架在电子产品模具中的应用

随着电子产品市场的不断发展，其对模具行业的要求也越来越高。因此，高精密模架在电子产品模具制造中的应用也得到了广泛的关注和应用。现主要介绍高精密模架在电子产品外壳模具和内部连接器模具中的应用情况。

在电子产品外壳模具制造中，高精密模架用于对外壳的精度控制。近年来，更多的外壳模具正在使用精度高达±0.003 mm 的模架，这不仅能保证模具制造的精度，还可以降低制造成本。通过使用高精密模架可以消除传统外壳模具生产中可能发生的一些问题，如翘曲、扭曲等。

在内部连接器模具制造中，高精密模架通常用于沟槽、孔和其他特征的制造，可以控制更精确的形状和深度，确保连接器的精度和性能。同样，这也为制造商提供了更快的工具磨损分析，以帮助他们更好地控制和管理其生产过程。

在电子产品模具制造领域，高精密模架还被用于制造微型冲模。高精度的切削和转移机器技术可用于制造高品质的单层膜，并能生产高精度的细线电缆。

总之，高精密模架在电子产品模具制造中的应用呈不断增长的趋势，不仅可以提高模具质量和延长其使用寿命，还可以降低制造成本，提高生产效率和企业竞争力。

2.3 高精密模架在医疗器械模具中的应用

加工中心机床生产的高精密模架，其精度可以达到微米级别，且具有较高的稳定性和精准性。在医疗器械模具行业，其应用得到了越来越广泛的关注，成为了制造医疗器械的重要工具之一。

（1）高精密模架在医疗器械领域的应用现状。在现代医学领域中，医疗器械的设计与制造十分重要，而高精密模架正是能够协助医疗器械的加工和制造。目前国际医学器械产业生产的医疗器械品种繁多，随着医学技术的不断提高，医疗器械的精度和质量的要求越来越高，这就需要高精密模架的支持。高精密模架在医疗器械行业的应用广泛，包括手术器械、医用器械以及医疗电子设备的制造。

（2）高精密模架在医疗器械制造中的优越性。高精密模架具有高的精度和稳定性，这对于医疗器械的精度和精细制造非常重要。相比于传统机械加工，高精密模架可在精度和效率上获得更好的平衡。采用高精密模架进行医疗器械加工可以提高医疗器械的加工效率和制造精度，同时还提高了医疗器械的质量和安全性。

（3）高精密模架在医疗器械模具制造中的案例。目前，高精密模架已经广泛应用于医疗器械模具的制造中，如使用高精密模架制造医疗器械内部结构的精度为微米级别，且表面粗糙度较好，制品的工艺精度能够精确到微米级，生产的医用器械内部结构具有较好的封闭性、卫生性和安全性。高精度的加工工艺使医疗器械制品具有更好的精度、耐磨性、耐腐蚀性以及韧性，同时延长了医疗器械的使用寿命。

（4）高精密模架在医疗器械模具制造中的前景。在医疗器械行业中，高精密模架从垂直的单一领域向多元化、综合化和智能化的方向发展。未来，在加工医用器械中，高精度模架将继续发挥重要作用，为医疗器械的精细制造提供更为坚实的支撑，推动医疗器械产业的技术进步和创新。同时高精度模架技术也将实现持续的创新和发展，提高其应用范围和质量，助力传统产业向智能、高精度方向转型升级。

2.4 高精密模架在航空航天模具中的应用

在航空航天模具领域，高精密模架不仅起到了基础性加工作用，还成为提高制造精度、保障飞行安全的重要方式。

针对航空航天模具的应用场景，高精密模架具有多种独特的优势。首先，高精密模架能够实现模具的精密定位，并在加工过程的每个步骤中保持其相对位置不变，因此提高了模具加工的精度和稳定性。其次，在加工过程中，高精密模架还能借助高精度的传动装置和控制系统，实现对加工参数的精准控制，这对于模具的加工精度、表面质量以及使用寿命等方面的提升都有着显著的效果。最后，在模具加工的过程中，高精密模架还能有效避免因振动而引起的误差，降低了模具加工的振动干扰，提高了加工的稳定性和效率。

在具体的航空航天领域，高精密模架的应用范围广泛，如在航空、卫星等领域，高精密模架可以用于加工各类机身部件、控制系统、电路板等；在航空发动机等领域，高精密模架可以用于加工整机、进气道、涡轮叶片等关键部件。高精密模架已成为保障航空航天器安全、提升各项指标的重要方式，为航空航天产业的快速发展作出了巨大的贡献。

综合来看，在航空航天模具制造领域中，高精密模架的应用效果显著，其优良性能能有效保障模具的加工质量、加工精度和稳定性，提高模具加工效率。同时其在航空航天领域中的应用也得到了广泛的关注，为行业的发展注入了新的动力和活力。

3 高精密模架的未来发展趋势和挑战

3.1 高精密模架的未来发展趋势

随着工业技术的不断发展和制造业的进步，高精密模架已成为模具行业中的重要组成部分。在未来，高精密模架还有较大的发展空间和市场需求，以下从多个方面分析高精密模架未来的发展趋势。

（1）高精密模架在制造效率和生产效益方面有着巨大的潜力。未来，高精密模架将不断优化和升级，不仅能提高模具的精度和质量，还能缩短模具的制造周期和降低制造成本。因此，高精密模架的应用将越来越广泛，给制造业带来更高的效益和利润。

（2）高精密模架的发展趋势将会更加智能化和数字化。在未来，高精密模架将更加注重工业4.0和智能制造的应用，可以通过各种智能传感器、计算机和机器人控制等技术来实现全自动、数字化生产，提高生产效率和制造精度。

（3）高精密模架未来的发展趋势还将注重协同生产和共享制造。这一新型制造模式将通过数据共享和协同生产，实现企业间的资源共享和合作生产，缩短生产周期和降低制造成本。

因此，高精密模架的未来发展趋势将更加多样化、智能化和数字化，可以更好地支持制造业的优化和提升。但同时高精密模架也将面临一些挑战，需要不断创新和突破。

3.2 高精密模架面临的挑战和解决方案

随着模具制造行业不断发展，高精密模架已成为必不可少的设备。然而，高精密模架在面临很多挑战之后，也需要找到相应的解决方案。

（1）高精密模架所需的材料成本较高，由此产生的成本压力影响使用该设备的公司发展和扩大规模，因此需要采用新材料和技术来降低制造成本。

（2）高精密模架维护和保养也需要耗费大量的人力和物力资源。设备发生故障时需要更长的维修时间，这对企业的产能和生产效率影响较大。因此，需要对设备的维护和保养进行升级改进，采用先进的维修技术和有效的保养方法确保设备长时间的稳定性和高效率。

（3）随着技术的发展，高精密模架的数据交互和信息管理也备受关注。传统模具制造中的信息流无法满足现代智能制造的需求，因此高精密模架需要在数据交互和信息管理方面进行改进，以适应当前行业的现代化要求。

（4）高精密模架在使用过程中，必须通过自动化和智能化的方式来进行管理和控制。因此必须将高精密模架与智能制造技术相融合，如应用人工智能或机器学习等现代技术，将其自动化程度和智能化水平提高到极致，以满足当前行业智能制造的要求。

综上所述，虽然高精密模架面临着种种挑战，但是只要采用适当的技术和措施，就能满足市场需求，为模具行业发展作出更大的贡献。

3.3 高精密模架与智能制造的融合

当前智能制造是制造业发展的必然趋势，高精密模架也在智能制造中扮演着重要的角色。在智能制造工艺中，高精密模架作为模具的重要组成部分，高速、高效、高精度的加工需求也日益突显，而智能制造技术则通过自动化、数字化等方式，挖掘并发挥高精密模架的潜力，使其更加符合生产需求。

在实践中，高精密模架与智能制造的融合主要表现在以下方面。

（1）高精密模架的数字化设计、制造和检测能力不断提升，使其更加适应智能制造的需要。通过数字化方式，加工数据能够被精准地传递和处理，有效保证了产品的精度和质量。同时数字化也能提升制造效率，简化生产过程，使生产线更加智能化。

（2）高精密模架的选材和制造也越来越受到关注。目前，一些新的高强度材料不断应用于高精度模架的生产中，使其更加耐用和可靠。此外，由于高精度模架的生产需要精度要求高，量化生产标准和严格的检验要求可以帮助生产厂家有效重组工艺，并提高良品率。

（3）现代制造业的高度自动化和信息化要求更加注重高精密模架的监控与控制。通过智能化监控方式，能对高精密模架的状态和使用条件进行实时监测和分析，提升了工艺稳定性和生产效率。基于此，人工智能、大数据等现代技术也不断被应用于高精密模架生产和维护中，实现对模架的智能化管理。

综上所述，高精密模架在模具智能制造中的应用已成为制造业向着高端、智能化发展的必由之路。通过不断探索和推广相关技术，高精密模架未来的发展前景将无限广阔。

4 总结与展望

4.1 高精密模架在模具行业中的应用前景

随着现代工业的快速发展，对于模具制造的精度和品质要求越来越高，高精密模架的出现，使模具制造过程变得更加精准方便，也为模具行业的发展打开了新的大门。

在未来的发展中，高精密模架在模具行业中的应用前景广阔。一方面，随着国家产业转型和升级的推进，高精密模架的需求也将不断增加，特别是在一些高精度的模具制造领域，如航空航天领域、汽车工业等，高精密模架将发挥更加重要的作用；另一方面，随着高科技技术的不断发展，高精密模架在新材料、新技术等领域中的应用也将会不断扩大，进一步促进模具技术的创新和提升。

为了更好地应对市场和客户需求，高精密模架需要不断进行创新发展。首先，可以从提高加工精度入手，加强模架自动化程度，提升生产效率。其次，可以从材料方面入手，选择更高强度、更耐磨损的材料，进一步提高模架的稳定性。此外，运用虚拟技术和智能化制造技术也将成为高精密模架发展的新方向。因此，高精密模架在模具行业中的应用前景十分广阔，未来随着技术不断发展，高精密模架在模具制造中的地位和作用将会更加突显，同时也将不断得到创新和提升。

4.2 探索高精密模架的创新发展方向

高精密模架的应用已经得到了广泛的认可和推广，而模具企业对高精密模架的需求也日益增长。然而，当前高精密模架市场上已经出现了相当程度的同质化和低价竞争的问题，因此探索高精密模架的创新发展方向，对于企业的可持续发展至关重要。

（1）传统的高精密模架最大的问题是错误率较高，尤其是在加工大尺寸薄壁零件时，更容易出现变形、开裂、失真等问题。因此，今后研究人员可以考虑引入先进的机器学习和人工智能技术，结合大型计算机和云计算技术，建立更加智能化的高精密模架创新系统，提升高精密模架的制造精度和准确性，满足复杂模具制造的需求。

（2）在高精密模架的实际应用中，还存在质量大、吸振性能差、冷却不均等问题。因此，今后研究人员可以通过增加材料的厚度、采用更轻的材料、附加缓冲材料等方式来改进高精密模架的吸振和承载性能。同时，可以研究如何通过优化高精密模架的冷却系统来降低高精密模架的温度，减小温度差异，提高高精密模架的整体性能和延长使用寿命。

（3）随着数字化工业的快速发展，高精密模架还可以通过数字化技术的应用和简化设计实现更高的生产效率和更低的制造成本。如可使用数字化仿真技术，模拟高精密模架在不同条件下的加工性能，预测和解决潜在的问题；可使用虚拟现实技术，对高精密模架进行三维展示和操作，提高生产效率和降低开发费用。此外，简化设计也可使高精密模架更易于制造和装配，降低制造成本，提高生产效率，并且在一定程度上提升模架的质量和性能。

综上所述，高精密模架的创新发展方向广阔，今后研究人员可以通过引入机器学习、增加吸振材料、优化冷却系统和数字化技术等多种方式进行探索，实现高精密模架的全方位升级。

5 结束语

从高精密模架的设计和制造切入，阐述了高精密模架的设计、制造、材料的选择、加工工艺、调试和维修，高精密模架在汽车、电子产品、医疗器械以及航空航天模具中行业中的应用案例，高精密模架面临的挑战和解决方案，高精密模架与智能制造的融合。未来为模具企业提供加工精度更高、加工周期更短、制造成本更低、使用寿命更长的高精密模架。