模具设计与制造现状分析与趋势探讨

2019-11-28范庆华

商品与质量 2019年16期

范庆华

佛山市爱迪尔卫浴有限公司广东佛山 528515

在各类的工业零部件生产过程当中，都需要以模具作为基础，而且模具的结构合理性、尺寸的精确性以及整体的精密性，直接决定了部件的生产质量，并间接的影响着后期整个产品的品质、性能。所以，要想提高工业化生产的质量，我们就必须要首先重视并切实做好对模具的设计与制造工作[1]。从工业化生产的早期至今，全球的模具设计制造技术都在不断的发展，至今已经达到了较高的水平层次，并且其未来的发展还依然具有很大的空间，值得我们加以分析、探讨。

1 模具设计与制造现状

1.1 模具的设计现状

目前，较为常见的模具设计主要包括了两大类，一类是冲裁模，另一类是橡胶硫化模。对于冲裁模，在设计过程当中，首先是要对冲裁件进行详细的数据分析，科学的简化生产方式，同时节约生产用料，延长模具的使用时间，提高模具本身的品质。其次是要对模具产品的加工方案进行研究，确保冲裁的加工顺序以及组合方式具有高度的合理性，可以适应实际的生产制造需求。最后还需要做进一步的相关数据计算，例如压力面积标准、压力范围、排版布局等等。

橡胶硫化模具的设计，主要分为三个大致的步骤，分别是前期准备、结构设计以及图纸审核。在前期准备工作当中，重点是进行大致的设计需求分析、塑件材料性能测试，同时确定成型标准。在结构设计的过程当中，重点是要对多样的尺寸结构与脱模方法做出明确，同时确定型腔数量等参数，绘制整体的结构草图。最后是对图纸进行审查，确保其能够真正的满足制造需求。

1.2 模具的制造现状

对于模具的制造来说，需要分两个层面来说，一个方面是实体层面的加工方法，这是模具制造的最实际过程，目前通常采用的是电火花加工。这种加工方式作用，主要是在产品与仪器工具之间，通过持续脉冲式放电，在极短的时间之内，形成非常高的局部温度，从而将蚀除去，达到金属切割的目的，最终制成模具。

另一个方面是软件层面的加工方法，在如今的模具制造过程当中，软件的应用已经是不可或缺的了，主要会应用到CAE、CAM以及CAD等计算机程序，来指导和控制制造。在这方面，同时还设计到了其他的诸多信息化技术，例如有限元仿真及模型设计技术、反（逆）求工程技术以及虚拟模型设计技术和快速模型设计技术等，它们均在当前的模具制造中，发挥着重要的作用。再从表面建模以外来进行探讨，当前超塑性成形建模、冷挤压建模、浇铸建模等方式，也得到了很大的改进与完善，并在实践当中得到了有效的应用[2]。

2 模具设计与制造发展趋势

2.1 模具制造技术的发展趋势

当前，模具的制造技术依然在不断的向前发展，技术水平依然在提升，不论是在加工方式还是在工艺技术方面，都展现出了很大的发展空间。例如，在一些西方的发达国家当中，他们的模具制造生产，已经开始逐渐向数控化、自动化，进一步朝向无人化和人工智能化方向发展，这进一步的解放了人的劳动力，加快了模具的制造效率，提高了模具的制造质量，同时模具的制造成本也在进一步的降低。随着技术的成熟，在未来，无人化、人工智能化的制造技术，将在全球范围内推广、应用，这会将全球的模具制造带入到更高的层次水平。

2.2 数控铣削机床的应用

从实际的生产来看，模具的制造，与零件的制造，存在着很大的差异，前者的制造难度明显更高，而且只有首先确保了模具的制造质量，才能确保后期零件的生产制造达到标准。是铣削加工，是目前型腔自由曲面，最为多见的一种加工方式，在一些结构较大的模具制造中，较为适用。在以往的模具制造过程当中，对于操作人员具有非常高的能力要求，例如要对材料高度的熟悉，操作方面更是要精准、娴熟，但最终的生产质量、生产效率依然很难控制。目前因为数控机床的运用，模具生产中自由曲面和型腔的加工都在数控机床中完成，使型腔的规模大小非常接近产品形状，大大缩短了工人铣削的时间，还降低了样品和靠模的生产难度，增加了产品的质量，提高了生产效率。

2.3 电加工机床的应用

为了达到模具表面质量的生产标准，解决一些铣削难以实现的问题，通常运用电火花制造方法。它的主要特征是制造效率高、平均生产量大、自动器械普及率高，适合加大规模的模具生产。非常适用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。如深型腔通常结构繁杂、过渡曲面复杂、型腔较深，偶尔还要求使用的刀具形状，因此不能确保制造形状和大小的准确性。就像汽车中仪表盘的制造、保险杠塑料等需要采取电火花方式进行加工。另外慢走丝线切割机床的使用，提升了冲压模、级进模等精确度，对一些精密器械的制造起到了良好的效果。特别是许多机床都拥有大锥度、上下异型的性能，从而非常适用于一些特殊模具的制造。除此自动穿丝、自动定位技术能够使操作更加便捷，而且运用与无人化的加工中去。因为使用计算机先进的数控技术，现代的模具工作者有了更多的时间去检测产品的规格与年质量，从而大大增加了模具产品的质量[3]。

2.4 气体辅助注射成形技术

在塑料成形方面，气体辅助注射成形还属于是一种较新的技术类型，其在模具的制造当中，具有诸多的优势，例如模具表面质量更高、翘曲变形更小等，而且不需要较大的注射压力，该技术在国外的模具制造中，已经得到了一定的应用，在我国的家电和汽车行业当中，也有少量的应用，不过就该技术的大范围推广来说的话，当前还应当加强对气体辅助成型流动分析程序的研究与开发。