材料成型与控制工程的模具制造技术

谭永林

摘 要：材料成型与控制工程在制造业的发展过程中扮演重要角色，在现代制造业中占有举足轻重的地位。掌握模具制造新技术是机械制造行业实现自身发展的重要环节。无论是在汽车主要配件还是家电主要配件的制造上都需要材料成型和控制工程的模具制造技术作为基础，该技术的质量和水平也成为影响机械制造质量水平的一个不容忽视的重要因素。

关键词：材料成型；控制工程；模具制造；技术

中图分类号：TG162.41 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0012-02

目前我国的经济水平在改革开放以来取得了显著的进步，在机械制造领域也出现了很多新的发展潮流和动态，在此背景之下，社会对于制造业水平的重视程度有了显著的提高，人们对于模具制造技术也有着更高的要求，在这些需求的推动之下，我国的工业发展水平得以不断的提升。

伴随着CAD/CAE/CAM技术在模具行业的逐步推广与深化，并行工程、逆向工程，虚拟技术的大量采用，在理念上广泛地应用到模具快速制造技术当中，这些新技术的引入，使得人们在模具制造领域面临着必须紧跟时代发展步伐的要求。传统的家庭作坊式的低效率和高成本的模具加工制作已经成为历史。材料成型与控制工程的模具制造技术是机械制造行业的基础技术，在整个行业当中占有重要的地位，由此加深对于该领域的模具制造技术的理论研究与应用，是机械制造行业相关从业人员所要考虑的问题和思考的方向。

1 材料成型与控制工程模具制造技术综述

1.1 材料成型与控制工程的基本概念

材料成型与控制工程主要研究的是如何改变材料的结构、提高材料的性能和改变表面形状，研究材料在热加工过程中受到其它相关工艺因素的影响，是综合材料到产品设计开发一直到产品成型的理论和方法，在现代制造业中占有举足轻重的地位。

材料成型及控制工程是研究热加工改变材料的微观结构、宏观性能和表面形状过程中的相关工艺因素对材料的影响，解决成型工艺开发、成型设备、工艺优化的理论和方法；研究模具设计理论及方法，研究模具制造中的材料、热处理、加工方法等问题。

材料成型及控制工程专业是我国较多工科院校和职业技术类学校开设的重要专业。该专业培养具备材料科学与工程的理论基础、材料成型加工及其控制工程、模具设计制造等专业知识，能在机械、模具、材料成型加工等领域从事科学研究、应用开发、工艺与设备的设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。该专业分为焊接成型及控制、铸造成型及控制、压力加工及控制、以及模具设计与制造等四个培养模块。鉴于模具在机械制造领域的广泛应用，使得模具制造技术已成为材料成型与控制工程技术中最为重要的技术部分。

1.2 模具及其模具制造技术综述

近些年来我国的模具制造技术已经取得较大程度的进步。在取得进步的同时，塑料模具在我国的发展增长迅速，这主要是源于各行业对于塑料产品的大量需求。根据《2013-2017年中国模具制造行业细分产品产销需求与前景预测分析报告》的调查数据显示，目前我国的塑料模具在整个模具行业当中占据有1/3的比重。由于塑料具有传统金属所不具备的诸多优点，并且伴随着塑料材料和成型技术重大的技术突破，传统的材料在很多领域都被塑料所取代。根据预测，模具市场的整体变化趋势较为平稳，但是塑料模具的发展速度将会明显的优于其他模具，并在整个模具市场中占有的比例将会有所提升。在这一模具行业的变化趋势之下，模具制造技术适应变化的需求是其必然的选择。

1.2.1 材料成型中的模具介绍

模具作为“工业之母”，已成为工业生产最为重要的工艺装备，在工业生产各行业中起着举足轻重的重要作用。模具有塑料模、冲压模、铸造模和锻造模等模具分类，其中塑料模就有注塑模、吸塑模、挤塑模和吹塑模等不同的塑料模具类型。由于工业生产对模具制造及应用的迫切需求，促使很多的高等院校和职业技术类学校都普遍开设了模具制造及相关方面的专业，其中注塑模具往往是该类专业重点培养的专业方向，其实际的应用相当的广泛。

1.2.2 高位数控加工——模具加工的前沿技术

高位数控加工技术的关键是高速主轴及高速进给驱动系统机床，高速加工刀具系统以及基于CAD/CAM自动化数控编程。高位数控加工在模具当中被视为先进前沿技术的关键之一就是采用CAM/CAD集成制造和设计系统，能够进行图形交互的自动化数控编程，该方法具有精确度高，快速度，直观和使用简单的优点。

1.2.3 快速成形与快速制模技术

快速制模技术（快速原型制造技术RPM）诞生于20世纪80年代后期，是基于材料累加形成的一种高新制造技术，被很多人认为是20世纪在制造领域的革命性的突破。快速形成技术是把CAM、CAD、CNC、新材料和精密伺服驱动等技术集合在一起的先进技术。主要是依据计算机上形成的三维产品设计的模型，对其展开分层切片，得到各个截面的轮廓，在根据不同材料工艺和特性逐渐叠加形成，进而得到三维的实体物品。

模具制造技术有很多，大多数的先进技术都可以运用在模具制造当中，比如计算机技术在模具制造中的应用，而且将先进技术应用到模具制造领域中还在不断的发展当中。除了上述两种的先进模具制造技术之外，还有反求工程技术、模具虚拟制造技术、模具集成制造技术和模具柔性制造技术。当然随着技术的发展，模具制造技术的发展日新月异。

目前，有专家认为，未来模具制造技术采用可重构和可拓展的制造设备、供应链和系统，并能够实现独立制造。

1.2.4 材料成型与控制工程的模具技术前景

目前，我国在经济领域取得了长足的进步，与此同时，行业之间竞争也变得越来越激烈。在此背景下，传统的理论和实践成果受到了极大的冲击，各大制造企业在经营和发展的过程中对材料成型领域愈加的重视，正是由于这样的趋势使得此类技术的发展水平得到明显的提升。在国际上的先进国家，材料成型行业发展都在朝着更加精确的方向发展。诸多对国民经济构成重大影响的产业如若要实现发展，就必须依靠这一技术。模具制造技术在其自身的发展过程中被应用到工业生产的方方面面，在面对当前全球化的经济背景之下，每个企业都在尽力想尽各种办法寻求能够跟上时代发展的步伐，这被视为企业的制造研发能力的一个重要反映，很多企业都在完善和发展材料成型加工技术。材料成型加工技术能否适应并符合当今时代的发展要求是一个重要的标志，如果其理论和研发不能够用于实践，其技术的研究和发展就失去原有的意义。只有在现实的基础之上寻求技术的突破和改进，才能够更好的将其运用在企业生产制造当中，从而更好的服务于企业的发展。

2 非金属材料的初步制作和控制工程模具再次加工 工艺

2.1 注射成型技术

制作非金属材料以及其控制技术并非是一蹴而就的，在其当中有多种技术与方法，其中的一种就是注射成型。专门用于注射机器的加热和升温，使其内部预先保留的基础材料发生形态的改变，进而变成为液体形态，随后，用一种具有高压力性的材料做为辅助，使得溶化后的材料注入到模具塑形的整体型腔的里面，在等待一段时候之后内部的温度下降并冷却，就可以由此得到需要的相关的元器件。这样的一种看似麻烦的技术，实际在产量上具有较高的效率，并且还有快速生产的优点，比较适用于低人力消耗的自动化、机械化操作。注射成型的技术可以生产制作内部结构复炸的部件，对于大型的流水线生产较为适合。

2.2 挤出成型技术

另外的一种方法就是通过物理的方法挤出成型，其中旋塞和螺杆在此起到极其重要的作用，旋塞的挤压效果与螺杆的切割效果体现在材料的形态固定上，并对其进过融化以及融合的过程，加以相应的压力穿过模具，在降温并冷却凝固之后，就可以获得所需要的零件。这一方式被称为挤出成型，其中独特的优点就是可以源源不断的提供生产的动力，生产的效率也要高于一般的模具制造技术。另外，最为重要的就是，该技术不仅仅在数量上可以满足，还能够在质量上得到保证，即保质保量的生产方法。如若企业在从事生产当中应用这一技术，能够实现较低的投资成本，实现较高的性价比。

2.3 其他技术

除了上文中提到的挤出成型技术和注射成型技术以外，还有一种完全不同于这两种技术的手段来实现目的。是把所需要的基础材料放在密封完好的模具环境当中，在增强压力的过程当中，在用固体化的技术加以辅助，最终实现材料的完整成型。此种方法可以在一个工作流程下完成若干数量的零部件，生产出来的产成品的形态比较固定，能够有效的克服收缩性零部件的缺陷，并且可以克服元器件变形的通病，性能较为优异。尽管该方法具有很多的优点，但是这一方也有诸多的缺陷，生产的制作周期相对较长，即生产的效率偏低，由此也在一定的程度上阻碍了该方法在生产领域的广泛的应用。

3 结 语

机械制造产业是国民经济的支柱产业，其发展在国民经济中起到决定性的作用。材料成型与控制工程的模具制造技术是机械制造行业生存与发展的基础技术。在科技发展日新月异的今天，技术在不断的发展，科学技术被最大限度的加以利用并服务与人类的生活与工作。技术在生活与工作领域的表现与所扮演的角色很容易让人们能够明白其技术所起到的巨大做用。同样材料成型与工程控制的模型制造技术对于各个先进的技术积极引用是保持模具制造业发展的强大动力。

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