试论材料成型与工程控制模具加工制造技术

2022-05-28朱逸忠

现代制造技术与装备 2022年4期

朱逸忠

（东莞市技师学院，东莞 523468）

随着我国的科技进步、产业结构的调整以及市场经济的不断发展，特别是《中国制造2025》提出，我国坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标。制造业的发展变得越来越复杂，而模具在这一过程中起到了重要作用，使生产过程更加标准化。直接指定产品的形状能够使产品结构和外观更具标准化，但不同的技术需要不同类型的模具。例如，在冲压技术中，重要的是模具的质量要能抵抗变形，这与模具加工制造技术的应用关系密切。

1 材料成型和工程控制的模具加工制造技术

1.1 材料成型和模具加工制造概述

现代制造业和许多行业密切相关，正是这种交织产生了两种先进的制造技术——材料成型和工程控制。改变材料的结构，优化其性能和修改其表面结构，是这两种制造技术的核心。这两项技术与其他补充技术相结合，现已成为产品制造的重中之重。例如，热加工成型技术已经发展成为现代产品制造的常用技术，进一步提高了产品设计、材料加工、产品制造和产品优化的水平和质量[1]。

1.2 模具及其加工制造技术

在生产领域，模具加工和生产技术是大批量生产的基础，因此应该最大限度地满足实际需求，同时充分创新生产技术。材料生产和加工技术对塑料模具的需求越来越多。在现阶段的模具行业中，塑料模具占了很大比重。塑料模具的成型原理即将粉状或颗粒状塑料送入料斗，通过加热熔融，经过柱塞或螺杆推动，再柱塞充模固化成型，最后脱模成塑料制品。模具的基本构造如图1所示。塑料成型技术的发展可以归功于塑料材料比金属材料具有更好的性能，这是金属材料在许多领域被塑料材料取代的主要原因。模具制造业有着巨大的发展空间和发展潜力，也出现了很多先进的模具制造理念，有利于更好地发展材料制造技术和模具制造技术[2]。

2 金属材料成型与工程控制的模具加工制造技术

2.1 一次成型制造加工技术

随着工业的发展，出现了一些一次成型的模具加工制造技术。这些制造技术能够针对不同的应用特点有效开发模具加工制造技术。

图1 模具的基本构造

2.1.1 挤压成型加工制造技术

挤压技术是利用机械动力，在高压下将铸件成型并加工成所需的形状。挤压技术不仅使用方便，而且十分实用，生产的模具更有弹性，不易变形[3-4]。

2.1.2 拉拔制造加工技术

在拉拔加工制造技术中，零件被放置在一个真空模具中，并使用适当的技术进行拉伸，使零件逐渐呈现出所需的形状，从而获得所需的产品。现阶段，现代机器控制技术使得更有效地进行拉伸和改进某些操作成为可能。此外，相对较小的变形阻力使其更容易达到预期的拉伸效果。但是，这种模具技术需要拉丝材料必须具有良好的延展性能，以提高拉丝模具的生产质量[5]。

2.1.3 扎制加工制造技术

有一种模具生产方式为扎模。这种类型的生产工艺最常用于坯料，在生产过程中需要通过连续施加旋转力来实现塑性变形，并不断施加外力来塑造模具，最终生产出符合预期要求的模具。

2.2 二次成型加工制造技术

2.2.1 锻造加工技术

一般来说，有开模锻造和模式锻造两种类型的锻造，可根据实际需要使用。在开模锻造中，材料的表面被模具压住，并施加一定的外力进行加工。这种加工制造技术的特点是不使用标准进行加工，只通过相同形状的外力作用就可以合理生产出所需的产品，带动了加工制造行业的良好发展。使用模型锻造技术应使用压力面来生产工件，利用塑性变形特性提供一定的压力，并完成相应的产品制造过程。随着锻造和成型生产技术的不断发展，可以通过这种方式生产更复杂的形状。

2.2.2 旋压成型加工制造技术

在旋转模塑中，原材料被置于棒材和压板之间，并在类似于金属的压力下由棒材旋转。这将引起一些塑性变形，并确保产品的均匀质量。这种材料对铸造过程的阻力较小，因此可用于制造较大尺寸的产品，而不需要复杂的模具，但一定程度上降低了生产效率[6]。

2.2.3 冲压成型加工制造技术

冲压技术将冲压装置放在金属材料的表面。在相应的生产设备作用下，金属板受到持续的压力。在金属板发生变形后，模具和金属板表面会完全分离，从而形成所需尺寸和形状的产品[7]。

3 非金属材料成型和工程控制的模具加工制造技术

3.1 注塑成型加工制造技术

注塑成型的制造过程包括在注塑过程中引入原材料，并将熔化的材料注入合适的模具，冷却材料，凝固材料，拆除模具，形成所需的最终产品。为了提高大规模生产的生产率和质量，注射成型技术可以适应复杂的生产[8]。非金属材料的整体延展性不如金属材料，采用冲压、旋压、拉丝等方法容易损坏，影响产品质量。但是，非金属材料的熔点一般低于金属材料。利用非金属材料的这一特性来成型非金属材料，称为注塑成型技术。将原材料放入注塑机中，用高温改变材料属性，使非金属材料熔化成液体，然后将液体倒入所需形状的模具中，并采用冷却技术填充模具，也可以采用自然冷却技术，即将模具中的非金属材料冷却后得到相应的工业产品。这项技术在实际生产中生产效率高，可以实现自动化注塑线的大规模生产，完全不需要任何人工操作，只需要定期放入非金属原料。它引用自动化设备，生产速度快，因此很多大型加工制造企业更青睐使用这种技术。

3.2 压制成型技术

压铸需将材料放入特定的模具腔，根据生产模具的设计规格和产品尺寸进行生产。虽然生产技术简单，操作技术要求低，但生产效率低。由于产品需求量大，加工时间短，无法大量生产，因此使用这种技术的工程师必须在规划生产过程时特别注意实际情况，否则可能无法实现生产目标。挤压成型技术主要是利用非金属材料的低熔点。因为非金属材料的延展性不如金属材料，所以不可能使用简单的挤压机挤压。在挤压过程中，塞旋和螺杆在挤压铸造技术的挤压过程中非常重要。塞旋用来挤压非金属材料，螺杆用来切割非金属材料，两者配合可以固定非金属材料的形状。非金属材料在压力下被强制通过模具成型，然后降温后即可获得所需的产品。这种技术还可以运用自动化设备，实现高效生产，产品质量高，成本相对低。

4 模具加工制造技术的主要措施

材料成型模具和控制技术可以改善材料的性能或改变其表面轮廓。这项技术与其他技术相结合，可形成一个完整的材料热处理链。整个过程包括原材料的设计、产品的初步开发和产品的控制。设计者必须确定影响微观环境和宏观环境的因素，并选择一个合理的设计方法。研究从理论基础和材料科学开始，以确保成型材料能够一次性成型[9]。

4.1 积极引入科技成果

我国对于工业部门的投资正在不断增加。与新的经济结构同步，我国经济正在从高速增长转向高质量增长，这对我国的制造企业尤为重要。要求有能力的技术人员了解技术层面，掌握关键技能，积累传统产业的经验，学习现代技术，按照国家制度推动我国注塑行业的快速发展。管理人员应利用计算机模拟相关的加工技术，提供量身定做的加工方案，以满足不同客户群体的要求，并确保整个模具加工制造过程的人性化和高质量。明确材料成型和控制技术的概率计算，提高技术的连续性和模拟性，为下游的加工生产提供基础理论支持和质量服务，从而不断降低劳动投入和劳动强度，减少不合格产品的数量，促进高精尖工业产品不断完善。

4.2 扩大模具的标准化生产

目前，我国的经济正在快速增长，模具的重要性与日俱增，不同厂家之间的竞争变得愈发激烈。模具制造技术必须综合应用计算机数据，不断改进，向自动化和智能化方向发展，将现实需求与科学技术相结合，促进企业不断创新发展。工作人员需要从设计图纸中了解塑料产品的结构特点和用途，预测结构和用途，并充分考虑客户的要求，确定尺寸公差和表面活动。可广泛运用热处理、冷加工等方法，提高制模精度，改善模具质量，合理选择材料，尽量降低成本，不断扩大标准模具的应用范围，实现大规模的专业化生产[10]。