复合材料模具设计制造工艺探讨

马瑛剑

（中航通飞华南飞机工业有限公司,广东 珠海 519040）

进入21世纪后，复合材料发展迅速，已经被广泛应用至各行各业之中，尤其是在航空领域内，复合材料以其诸多优势已经被广泛推广和应用。但是，我国对复合材料的研究和应用仍处于起步阶段，再加上相关技术仍需从国外引进，使得复合材料行业的发展受到了很大制约。而作为复合材料基础技术的模具设计与制造技术，其不仅是我国复合材料领域创新的关键，更是我国复合材料行业进步的前提。因此，加强对复合材料模具设计与制造工艺的重视以及对其展开详细的研究和探索，符合材料行业发展的趋势，值得我们给予足够的重视。

1 复合材料模具的基本构造

复合材料模具的基本构造分为阳模和阴模2种，这2种模具的构造生产不同需要的模具零件。阳模是最省时省力的一种模具制造方法，是以成品模具为原模，在成模的表面进行模具结构的生产，其优点就是成模速度快，缩短生产时间，提高了生产效率，但是这种生产模具生产出来的成品表面粗糙，需要后续的表面处理技术进行加持和改进，增加了工作强度。阴模的生产适合与芯材一起使用，可以保证每个模具的表面光滑，大大的减少了精加工的时间，节省了模具出厂的时间，提高了模具的生产效率，降低了模具的生产成本。压缩模具是通过阳模和阴模想结合制作出来的，适合生产高精密的零件，例如轻质RTM模具，模具中装有增强材料和树脂材料，在模具紧固和闭合之前，多余的树脂材料被挤压出来，减少了材料与模具之间的缝隙，从而使得到的模具两侧光滑。同样，压缩模具可以用于树脂材料的灌注或者注射，在生产模具之前要首先考虑成品零件的使用途径和使用者，这样对于模具的生产才能保证合理和高效。

2 复合材料模具设计与制造的关键技术

（1）数控加工技术。 数控加工技术可以实现远程的操控，不同结构的模具和不同材料的模具都需要借助数控加工技术，而数控加工技术运用了自动化的技术理念。由于是自动化控制设备的运行，因此相比较于人工的操作和管理更加的安全高效，并且生产出来的模具精准度和模具质量都有较高的保障，将数控加工技术运用到复合材料模具的设计与制造中，可以有效提高生产效率，提高产品的合格率和过检率。

（2）表面处理技术。表面处理技术是模具生产过程中，保障质量的有效途径和环节，生产模具的材料和质量都有较高的要求，表面处理技术直接决定了模具的性能，包括模具的硬度、模具的耐磨程度、美观性和耐腐蚀性等，因此对于表面处理技术应该有较高的要求。表面处理技术在应用中常见的有物理化学方法，对模具表面进行清洁、打磨、喷涂、抛光，其次还有机械处理和等离子处理等多种表面处理技术。对于模具的处理要根据模具的材料选择合理的处理方式，这样可以有效的解决模具表面存在的各种问题，延长模具的使用时长，规范模具生产的质量标准。

（3）跟踪制造技术。跟踪制造技术是复合材料模具制造的必然发展趋势，在模具精准和质量问题中，跟踪制造技术可以有效的预防各种因质量不达标所产生的问题，对于变形模具和残缺模具可以及时地发现和调整，运用跟踪制造技术，借用数字化操控技术进行严格的质量检测把关对于企业和客户都有着重要意义。跟踪制造技术对于我国来说是需要引进的先进制造技术，作为模具模板的生产和质量监管，跟踪制造技术可以成为复合材料模具设计与制造工艺的最后一道关卡，有效的保证模具质量的合格率。

3 提高符合材料模具设计与制造质量的主要措施

（1）创新技术。在模具的生产中，对于模具的总体和零件的尺寸、形态、质量有着很高的要求，在许多复杂繁琐的制造过程中，技术的要求占有很大的比重，科技是第一生产力，不断进行技术创新和运用可以确保生产力的高效，在塑料型的复合材料模具制作中，结合创新技术的应用，使用智能化、数控加工技术进行模具生产，可以完成多种材质、多种形状、多种功能的模具的制作和生产。例如，在我国技术不够完善的情况下，引进国外先进的模具制造技术，完善我国自身模具制造的不足，ACG公司与Integran公司合作的纳米技术，可以有效提高复合材料模具的耐磨损性，延长模具的使用时长。使用创新技术进行模具生产，在保证模具质量的情况下，可以有效的提高模具的生产速度。对科技的运用可以保证模具生产参数的精准要求，保证模具生产企业的创造力。

（2）注重选择，合理选择模具。对于模具的选择，首先要从模具的材料中进行选择，用于模具生产的材料多种多样，有塑料、橡胶、树脂、钢材等材料的选择，要了解复合材料的使用功能，对于复合材料的使用寿命和耐磨程度都要进行全方位的考虑和计划，选择合理的模具生产材料，可以降低生产成本，缩短生产周期。选择有利于加工的模具材料，可以在模具的切割过程中减少材料的浪费，对于曲面精准度要求较高的模具时，材料的选择应该是可塑性较强，在加工过程中便于操作，例如，TNVAR.材料，此材料具有明显的钢性特征，加热后也没有明显的体积改变和形态变化，因此可以将其用作精密零部件的制造。又如，铝质材料因为硬度低，所以其可塑性很强，容易加工和改变其形状，由于其重量比较轻，所以生产成本也较低，因为其硬度不够，所以使用年限相对于其他材料模具来说比较短，可适用于对精准度要求较低的复合材料模具的制作和使用。

（3）完善设计过程。对于模具的设计过程需要进一步完善和改造，要对设计工艺进行润色和修饰，因此就要进一步的完善模具的设计过程。模具的设计过程从选材开始，至成品结束，在这个过程中需要逐步完善制作工艺，对于材料的选择本文已经进行的详细的叙述，除此以外还需要对模具进行表面工艺的修饰和修改，运用激光处理技术，对模具的表面进行处理，确保模具表面光滑无痕，可以将成品投入到市场的运作中去，有些模具需要化学处理技术进行二次加工和浸润，以保证模具的质量达到生产时的精细化标准。对于模具的生产过程要进行严格的把控，做到每一步都有相应的图纸进行技术支持（如图1），对于模具的结构也要准确把握，做到模具生产的高效率、高质量。完善设计过程可以有效的避免复合材料模具生产过程中产生的问题，例如，在焊接材料时模具发生变形、曲面的弧度精准度不达标甚至是模具的断裂问题，完善设计过程，采用正确的模具制造工艺，可以保证模具生产质量，从而减少模具生产过程中遇到的一系列降低生产效率和问题。完善设计过程也是要求对制作过程进行严格的把控把关，制定科学合理的制作方案，对于细节的处理要着重的强调和监管，有条件的生产企业可以引进国外先进的检查设备，对所生产的复合材料模具进行检测，避免在生产过程中因为监管不严格而产生的一系列问题。

图1 磨具结构

（4）提高设计与制造人员素质，加强培养。在复合材料模具的制造过程中，设计人员和制造人员非常重要，因此要求生产企业提高设计人员和制造人员的专业素质，定期开展专业知识技能的考核，严格把控设计人员和制造人员的专业能力，对于考核不合格的相关岗位负责人，勒令其停止一线工作，进行专业性的教育和培养。只有设计人员的专业素质过硬，制造人员的专业技能考核达到标准，才能在企业的生产过程中减少人为的失误，才可以提高企业整体的生产能力和生产效率，保证模具成品的质量和精准度。

4 结语

综上所述，随着时代的进步与发展，复合材料的应用越来越广泛，我们要提高复合材料的成品质量首先要保证模具的质量，在模具质量合格的情况下进行复合材料的大批量生产才能保障成品的高质量和高效率，在材料的选择和制作过程中，需要专业型技术人才进行精准的设计，在理论支持的前提下进行实际生产可以降低材料的报废率，降低企业的生产成本。因此，我国生产企业要完善设计生产过程，提高专业人员素质，大力提倡数字化设计制造技术，顺应时代的发展潮流，引进国内外先进的生产设备，提高企业的生产效率，降低生产成本，保证产品的质量，推动复合材料模具设计制造技术的飞速发展，为我国复合材料模具生产行业带来意想不到的高收益。