模具制造技术

模具制造技术（共12篇）

模具制造技术 篇1

引言

“江铃JX493Q1型”汽车曲轴配装在江铃汽车股份公司生产的JX493Q1(4JB1)型柴油机上,其主机主要作为该公司生产的1.5-2.75吨NKR、NHR轻型客货车、面包车的配套动力,曲轴的材质采用QT800-2牌号的高强度球铸铁,产品的热处理工序采用正火处理,并在轴颈表面采用超强度离子氮化处理,处理后表面硬度和疲劳强度明显增加,具有更高的可靠性和使用寿命。图1为该型曲轴的零件图,由于被锻造零件的大尺寸,在锻造模具材料选型、热处理和模具设计上必须采用合理的制造工艺,才能保证在中高温热锻过程中获得满意的曲轴产品质量。

1 模具材料选型

1.1 材料的机械性能

在严酷的工作环境下,热作锻压模具必须具有如下性能[1]:

(1)必须具有高强度、高韧性、足够硬度和耐磨性。在热锻过程中,模具要承受压应力、拉应力、弯曲应力以及冲击应力,还要经受锻压过程中与工件之间强烈的摩擦。

(2)必须具有高的回火稳定性。在工作过程中模具与炽热金属经常接触,型腔表面温度可达400～600℃,模具材料的高回火稳定性保证了模具工作时仍具有高强度和韧性。

(3)必须具有抗热疲劳的能力。在热锻过程中,模具反复受到炽热工件的加热和冷却交替作用,极易引起龟裂现象,一定的抗热疲劳能力保证了模具的使用寿命和生产质量。

因此,热作模具用钢需要更好的机械性能和热处理性能。

1.2 模具材料的选取

常用的热作模具用钢根据模具类型、工作条件可以有不同的选择。根据该型曲柄的几何尺寸和热锻加工方法,在目前国内常用的热作模具钢中,一般可选择5CrNiMo、4Cr5MoV1Si、5Cr2NiMoVSi等牌号,其化学成分见表1[1]。

5CrNiMo作为高韧性热作模具钢,具有良好的塑性、韧性、尺寸效应不敏感性,是目前使用量比较大的锻模钢。但由于碳化物形成元素含量低,其热稳定性差、高温强度低。同时因淬火出油温度低而容易开裂。在200℃左右出油空冷时,在模具表面虽获得一层马氏体组织,但芯部仍处于奥氏体状态,当在工作过程中于380℃～450℃回火时,心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织,冲击韧性极差,模具寿命降低,因此不能满足该曲柄大面积锤锻模的需要。

4Cr5MoVISi(相当于美国AISI/SAE钢系H13牌号)属于铬钼类钢[3],具有高的抗冲击能力、高淬透性和良好的冷热疲劳性,可满足锤锻中大模块的需要,但在高温下会发生脱碳而增加热裂的倾向,工作温度也一般不超过600℃,难以满足锻造该曲柄的要求。

为了弥补上述钢材的不足,采用国产近年新开发的5Cr2NiMoVSi作为曲轴热锻模具钢材。该钢材中既含有较高的Cr和Mo,又加入了少量的V,提高了钢的淬透性。试样的截面尺寸在500mm×500mm以下的模具经970～990℃淬火,650～680℃回火后,硬度可达HRC36～44,还具有二次硬化能力,高温强度比5CrNiMo钢高50%,模具使用寿命是同等5CrNiMo钢制模具的数倍,具有优良的机械和热处理性能。在实际生产中,选用该钢材作为锻模用钢。

2 热锻模具设计

由于汽车工业在我国的迅猛发展,锻模尤其是精密锻模应用的比重越来越大。在模具设计与制造领域,采用三维CAD/CAM软件已成为设计的重要辅助手段,配合CNC加工技术和模具零件的快速成组制造技术,模具制造的精度和效率不断提高[4]。

2.1 MSC.SuperForge锻造模具仿真设计

MSC.SuperForge作为先进的工业锻造过程仿真软件包,在全球著名锻造公司和零部件供应商中得到广泛应用[5]。利用MSC.SuperForge的锻造仿真技术,将被锻造的产品特征融入锻模中,通过功能极强的有限体积求解器算法和windows可视化的人机界面,可得到产品锻造后的仿真数据,极大地便利了锻造模的设计,减少了实验次数,缩短了锻造工艺的开发周期。MSC.SuperForge仿真软件包具有如下主要特性:

(1)支持直接的几何模具形状特征输入:

(2)可在模具表面自动定位工件,支持全自动多道次锻造;

(3)可定义材料、模具和周围环境之间的热交换;

(4)能够模拟锻造过程中材料横向流动的横挤效应;

(5)可任意选择2D或3D的锻造过程分析,并具有结果可视化和动画处理功能;

(6)通过模拟锻造过程,设计人员可以掌握模具温度、压机特性、温度环境以及湿润条件对锻造过程的影响,明晰包括材料流动、飞边形状、缺陷、模具载荷等锻造工艺。

2.2热锻模具的制造

锻造模具的设计依据锻造工序变形图以及锻造机的相关尺寸进行,模具的设计与制造一般按照图2的流程展开[6]。

在锻造曲轴时,成形面压大,模具一般采用预应力结构(即多套装式),模芯采用超硬合金材料WC。由于超硬合金材料价格高且不易加工,在粉末冶金阶段直接做成接近模腔形状只留出0.5mm的加工余量,采用磨削和电火花的加工方法。

3 结束语

在汽车曲轴热锻模具的制造中,选用5Cr2NiMoVSi热作模具钢能有效地保证模具高的淬透性、热疲劳性、热安定性等特性,采用MSC.SuperForge锻造模拟仿真软件能事先分析锻造过程中各工艺之间锻件的变化,对提高锻造质量、模具寿命和生产效率具有良好的作用。

摘要：通过分析5Cr2NiMoVSi热锻模具材料和MSC．SuperForge锻造模具仿真软件的性能，阐述了“江铃JX493Q1型”汽车曲轴热锻压模具的设计与制造方法。

关键词：汽车曲轴,锻压,模具制造

参考文献

[1]史正良，刘金龙．热作模具钢的选择与应用[J]．煤矿机械．2007，12(28)：126-128．

[2]朱宗元等．我国模具钢及其热处理工艺和标准的发展现状[J]．理化检验．2007 (3)，43：141-143．

[3]关勤勤．H13材料的性能及其应用研究[J]．机械工程师．2004(8)：57-58．

模具制造技术 篇2

模具是世界工业之母，大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有产品都是需要模具才能生产出一模一样的成批产品。改革开放使中国成为世界加工厂，中国的制造业也突飞猛进，尤其是珠三角和长三角地区。中国的模具行业产值也跻身于世界的第三位。模具工需要掌握全面的专业知识和技能，模具做的好，产品质量好，模具结构合理，生产效率高，工厂效益好。正因如此，模具师傅在外打工的工资都非常的高。少则每月几千元，多则上万元，所以学好模具设计和制造，前途一片光明。模具行业被称之为“永不衰退的行业”。

随着现代制造业的飞速发展，模具设计与制造专业人才是模具、机械行业最缺乏，最急需的一种专业人才，是目前及今后几年就业最有前景、工薪最高的职业之一。昆山模具培训中心认为一个拥有模具设计、模具制造证书的毕业生，第一年的工资水平已经超过了大学本科毕业生。近年来很多企业对从事模具设计人才和CNC数控加工人才表现出极大的热情。他们表示，懂绘图软件，会看图纸，会使用AUTOCAD、UG等绘制模具图纸及加工图纸，有一定工作经验的模具设计人才和懂加工工艺，会使用CAM或UG编写套路，有一定经验的CNC数控加工人才，是目前企业最急需的人才，一般工资在3500-8000元左右。

数控加工与模具制造属于高新技术领域的新兴产业，技术含量高，发展空间大，工资收入比其它工作高，年薪几万到几十万的报导经常见诸各种新闻媒体，而且数控模具技术人才因为工作经验的积累，会变得“越老越值钱”。

模具制造技术 篇3

关键词：快速成型与制造；快速制模；快速制造金属模具；间接法；直接法

近10年来，制造业市场环境发生了巨大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。因此，产品的快速开发技术将成为赢得21世纪制造业市场的关键。

1.快速模具制造技术产生的背景

模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是：对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱，特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具，往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。而基于RPM技术的RT直接或间接制作模具，使模具的制造时间大大缩短而成本却大大降低。由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使得产品（尤其是消费品）的寿命周期越来越短已成为不争的事实。

2.快速制模技术的发展简况

随着多品种小批量时代的逐步来临和企业要求模具能保证新产品快速占领市场，开发快速经济模具越来越引起人们的重视，。水泥、陶瓷制作的汽车覆盖件模具还有待进一步改善。相比之下，由于金属材料具有优良的综合性能，金属模具低成本快速制造成为RPN技术的努力目标。世界先进工业化国家的RPM技术在经历了模型与零件试制、快速软模制造阶段后，目前正向快速硬模即金属模具制造（RMT）方向发展，RMT已成为国际RPN技术应用研究开发的热点。

2.1间接制模法

在直接制模法尚不成熟的情况下，目前具有竞争力的RMT技术主要是粉末烧结、电铸、铸造和熔射等间接制模法。上述各种间接法都具有快速经济的特点。但相比之下，铸造法和粉末烧结法尺寸变化大，制模精度不高。电铸复制精度虽高，但制模时间长、受电铸材料种类限制且需处理废液污染。熔射法具有模具材料种类和制模尺寸规格限制小、复制精度高等优点。

2.2直接制模法

直接法尤其是直接快速制造金属模具（DRMT：Direct Raoid Metal Tooling）方法在缩短制造周期、节能省资源、发挥材料性能、提高精度、降低成本方面具有很大潜力，从而受到高度关注。目前的DRMT技术研究和应用的关键在于如何提高模具的表面精度和制造效率以及保证其综合性能质量，从而直接快速制造耐久、高精度和表面质量能满足工业化批量生产条件的金属模具。目前已出现的DRMT方法主要有：以激光为热源的选择性激光烧结法（SLS·Se—lective Laser Sintering）和激光生成法（LG·Laser Generating）；以等离子电弧等为热源的熔积法（PDM：Plasma Detmsition Method，或PPW：Plasma Powder Welding）；喷射成形的三维打印法（3DP：Three—Dimensional Printing）。

等离子熔积法（PDM）具有使用材料范围广、能获得满密度金属零件的特点。起源于前德国Kruoo和Thvssen公司的埋弧焊接，能够实现大型或特大型容器的成形焊，其机械性能、組织优于铸锻组织，通过适当选择工艺参数可以减少残余应力和裂纹发生，提高堆焊高度。此外，薄钢板的LOM技术也可制造金属模具，但叠层间需焊接等紧固处理，且材料利用率低，薄板热变形也影响成形精度和粗糙度。

3.基于RPM的快速模具制造方法

3.1用快速成形机直接制作模具

由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性，因此快速成形件可直接用作模具。例如，Stratasys公司TITAN快速成形机的PPSF制件坚如硬木，可承受300℃高温，经表面处理（如喷涂清漆，高分子材料或金属）后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。

3.2用快速成形件作母模，复制软模具（Soft tooling）

用快速成形件作母模，可浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模具，或先浇注硅橡胶、环氧树脂模（即蜡模的压型），再浇注蜡模。其中，蜡模可用于熔模铸造，而硅橡胶模、环氧树脂模等可用作试制用注塑模或低熔点合金铸造模。

3.3用快速成形系统制作电脉冲机床用电极

用快速成型件作母体，通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨粉或特殊研磨，可制作金属电极或石墨电极。

4.展望

鉴于模具技术在制造业中所处的关键地位，快速制模尤其是快速制造金属模具技术的开发研究受到高度关注，概括该技术面临的关键问题和发展趋势有以下几个特点：

（1）快速软模及陶瓷等模具的使用范围受到限制，压铸、注塑、冲压等主导模具的金属模具快速制造是RPN技术努力的目标。

（2）基于堆积成形原理的直接制模法在表面及尺寸精度、综合机械性能等方面尚难以满足高精度、高表面质量的耐久模具制造要求，且成本高、尺寸规格受限制。以低成本且适于精细加工及多种材料成形的堆积和去除成形技术集成，将是提高直接制模法的实用性、材料适应性和表面精度的有效方法。

（3）快速制模法适合我国国情，具有广阔的应用前景。与高速铣削加工相比，在表面带精细复杂形状和电火花加工难以省去的金属模具制造方面占有优势。要进一步提高快速制模技术的竞争力，必须开发加工数据生成较数控加工数据生成更容易，并能获得所需的尺寸及表面精度材料选择范围广的直接快速制模新方法。

参考文献：

[1] 黄毅宏主编.《模具制造工艺》.机械工业出版社

[2]《模具制造手册》.模具制造手册编写组编.机械工业出版社

[3]（日）吉田弘美著，王旭译.《模具加工技术》.上海交通大学出版社

模具制造技术 篇4

关键词：逆向工程,模具数字技术

目前, 模具的设计与制造与逆向工程技术结合的非常紧密, 这正是模具设计与制造技术的发展方向。

1 逆向工程技术

逆向工程技术是近几年迅速发展起来的一门新兴学科, 也称反求工程。它包括形状反求、工艺反求和材料反求。但目前逆向工程技术研究较多的是基于零件实物样件的几何模型的反求, 即从已有的物理模型或实物零件产生相应的CAD模型, 进而对其进行改进设计和制造。在市场竞争更加激烈、产品技术含量不断提高、制造周期不断缩短的今天, 逆向工程技术已越来越受到人们的重视。

2 逆向工程及其实现过程

逆向工程常用于仿制过程。即必须对实物进行三维数字化处理, 数字化手段包括传统测绘和各种先进的测量方法, 将获得的三维离散数据作为初始素材, 借助专用的曲面处理软件和CAD/CAM系统构造实物的CAD模型, 输出NC加工指令或用STL文件驱动快速成型机制造出产品或原型。

3 三维数据的采集

在逆向工程中, 准确、快速、全面地获取实物的三维几何数据, 即对物体的三维几何形面进行三维离散数字化处理, 是实现逆向工程的基础。数据的采集是指采用某种测量方法和设备测出实物各表面的若干组点的几何坐标, 可以有多种方式进行数据采集。在表面数字化技术中, 根据测量方式的不同可以将数据采集方法分为接触式和非接触式两大类。传统方法就是以三坐标测量机 (CMM) 为代表的接触式, 也是实际工程中常用的方式, 精度相对精确, 但易于损伤测头和划伤被测零件的表面。

4 逆向工程技术的应用

不同类型的数字化点, 不管是人工测出的低密度数字化点, 还是自动测出的数以百万计的数字化点, 一旦这些数字化点在屏幕上显示出, 设计人员可直观地交互建立起模型的特征线, 这些特征线由设计人员选取一定顺滑精度的数字化点生成。由这些网络曲线作为曲面片的边界, 软件自动生成与数字化点非常接近的顺滑曲面。最后, 由专门的检测功能模块把所生成的曲面与所采集的数字化点进行比较。曲面自动重建的操作步骤:

(1) 数字化点显示。多角度显示模型能使设计人员及时发现测量工作的精确程度。以数字化点为基础直接生成的模型能显示遗漏区域, 以及不准确的数字化点, 以便确定是否要重新测量数字化点。

(2) 数字化点编辑。所有数字化点须经筛选或自由顺滑处理, 以去除杂散点。从而提高数字化点精度。也可手工操作去除或加入数字化点。

(3) 建立线框模型。以交互方式定义模型的特征线, 使设计人员直接由设计的一组数字化点来完成, 而没有必要一点一点地选取。

(4) 曲面的生成。由线框模型生成一组曲面, 面与面之间过渡约束 (如曲线的相切、连续性等) 由设计人员定义。这些曲面片被自动覆盖互数字化型面上, 以尽可能与测出的数字化点相吻合。

(5) 校核。CAD模型建好后, 必须与实物模型进行比较, 校核时自动件计算数字化点与生成曲面间的距离, 结果以颜色级度偏差的形式显示, 颜色的变化以距离的大小而变化。

(6) 集成一体化。曲面自动重建模块可与曲面造型功能模块结合起来, 随时为设计人员提供模型的设计、修改和曲面重建的强大设计功能。在现代工业生产中, 大多数的工业产品需要使用模具, 模具工业已经成为工业发展的基础。根据国际生产技术协会的预测, 21世纪机械制造工业零件粗加工的75%, 精加工的50%都需要通过模具来完成。模具作为一种高附加值的技术密集产品, 它的技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要评价指标。

5 模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高

随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM技术的重要性被模具界的广泛认可, 近年来CAD/CAM开发商投入了很大的人力和物力, 将通用CAD/CAM系统改造为模具行业专用的CAD/CAM系统, 针对各类模具的特点, 推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统, 受到了广大模具工作者的好评。

可在统一的系列环境下, 使用统一的数据库, 完成产品设计, 生成三维实体模型, 在此基础上进行自动分类, 生成凸、凹模并完成模具的完整结构设计, 能方便地对凸、凹模进行自动NC加工。

面向模具制造的模具总装设计专家系统, 可自动为复杂注塑模、吹塑模创建模具结构及抽芯机构、自动产生分模面, 加工信息被自动封装, 并可直接输出到Power MILL模块, 自动产生加工程序。

6 面向模具企业的CAD/CAE/CAM技术的系统集成方案

随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈, 模具业对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。近几年来, 有不少研究单位和公司都开发了面向模具企业的C A D/C A E/C A M系统集成方案, 表现出较高的实用水平。

如上海交通大学国家模具工程中心在数字化制造、系统集成、反向工程、快速原型/模具以及计算机辅助应用技术等方面已形成了全方位解决方案的能力, 能够提供模具开发与工程服务的业务, 全面地提高模具企业的水平和产品质量。又如浙江大学旭日科技开发公司, 能为企业提供产品设计、三维造型与NC编程、逆向工程、三坐标测量、模具设计与分析、技术培训以及模具CAD/CAE/CAM技术开发的全方位技术支持。北航海尔软件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE C AM软件也能够为用户提供有关模具工程的全方位解决方案。值得注意的是, 国际著名的CAD/CAM技术集团正在努力把数字化分析产品集成到CAD/CAM平台中。由于数字化分析产品广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗设备和重型机械等领域。

制造商要求通过减少物理样机, 提高产品质量来降低成本并加速产品上市, 这种需求在模具制造业中尤为突出。因此在设计过程中加强前期的分析仿真, 将有助于缩减对物理样机的需求量, 并提高数字化设计的灵活性。有助于用户不断开发新产品, 同时降低成本, 缩短将产品推向市场的时间。因此, 在模具CAD/CAM技术中集成数字化分析技术, 获得完善的C A D/C A E/C A M解决方案, 是目前的一个重要发展方向。

数字化产品开发应用技术它已经能覆盖从概念设计、详细设计、工程分析、数控加工、虚拟制造模拟到产品维护等各个产品开发和生产的流程。数字化产品开发应用技术的核心为三维计算机软件辅助设计。再配合产品数据管理系统 (PDM) , 制造业开始实施基于数字化技术的, 完全优化的产品开发和制造流程。

近十年来, 数字化技术在机械工程领域的应用技术不断推陈出新, 新的技术的应用, 推动企业以更快的速度推出更创新的产品, 同行的回应又兴起新一轮的市场竞争。数字化和网络技术正把这种循环的速度加快到人们想象不到的节奏。从使用图板到计算机二维绘图, 从三维设计到电子样机, 由数字化工艺流程设计到数字化制造, 整个数字化产品开发技术逐步发展而成为数字化企业的核心。

参考文献

[1]刘伟军.逆向工程-原理方法及应用.机械工业出版社, 2008年10月.

[2]张荣清.模具设计与制造.高等教育出版社, 2003年8月.

[3]贾慈力.模具数控加工技术.机械工业出版社, 2004年7月.

模具制造技术的现状和发展 篇5

1、现状：

模具的特点决定了模具工业的快速发展，模具制造水平是衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。

我国已经具备制造大型、精密、复杂、长寿命模具的能力。如：硬质合金多工位级进模，步距精度＜0.005mm,成形表面粗糙度达0.4-0.1μm,镶件的重复定位精度＜0.005mm,互换性好,模具寿命达1亿冲次,具有自动冲切、叠压、铆合、扭角、计数分组和安全保护功能。又如：大型的塑料模，重达10吨以上，尺寸精度为0.01mm,型腔Ra=0.1μm,模具寿命达30万次以上。达到国际同类模具产品的技术水平。

2、发展状况

（1）制造设备水平的提高促进模具制造技术的发展

先进的模具加工设备拓展了机械加工模具的范围，提高了加工精度，降低了表面粗糙度，大大提高了生产效率。如：数控仿形铣床、加工中心、精密坐标磨床、数控坐标磨床、数控电火花成形机、慢走丝线切割、精密电加工机床、三坐标测量机、挤压研磨机、激光快速成形机等。

（2）模具新材料的应用促进模具制造技术的发展

模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要因素，目前我国模具寿命仅为发达国家的1/5-1/3，而其中材料和热处理原因占60％以上。随着新型优质模具钢的不断开发（如：65Nb、LD1、HM1、GR等）以及热处理工艺和表面强化处理工艺的进一步的完善和发展，（如：组织预处理、高淬低回、低淬低回、低温快速退火等热处理工艺以及化学热处理、气相沉积、渗金属、电火花强化等新工艺、新技术）。都将极大地促进和提高模具制造技术的快速发展。

（3）模具标准化程度的提高促进模具制造技术的发展

模具的标准化程度是模具技术发展的重要标志，目前我国的标准化程度约占30％，（50多项国家标准300多个标准号），而发达国家为70－80％，标准化促进了模具的商品化，商品化推动了模具生产的专业化。从而提高模具制造质量，缩短制造周期，降低制造成本，也促进新材料、新技术的应用。

（4）模具现代设计和制造技术促进了模具制造技术的发展

CAD/CAM/CAE技术的发展，使模具设计与制造向着数字化方向发展，尤其在成形零件方面软件（如UG、Pro/E）的广泛应用，实现了模具设计与制造的一体化，极大的提高了模具制造技术和制造水平，也是未来模具制造技术的主要发展方向。

3、发展趋势

社会快速发展，产品不断增多，更新换代加快，模具质量和生产周期尤为重要，从而决定了模具制造技术的发展趋势：

⑴ 粗加工向高速加工发展

如:VHM超高速加工中心F＝76m/min,S＝4500r/min.此外，还有高速车削中心、精密坐标镗床、高速锯床、激光切割等等。⑵ 成形表面的加工向精密、自动化方向发展

⑶ 光整加工向自动化方向发展

减少研磨、抛光等光整加工的手工作业，实现计算机控制的自动加工设备，提高光整质量和工效。

⑷ 反向制造工程制模技术的发展

以三坐标测量机和快速成形技术为代表的反向制模技术是以复制为原理的制造技术，是模具制造技术的又一重要发展方向，特别适用于多品种、小批量、形状复杂的模具制造。

⑸ 模具CAD/CAM/CAE技术将有更快的发展

从模具结构设计——模具工作状态的模拟——自动加工程序的生成——自动化加工、自动检测。实现设计到制造的一体化是模具制造业发展的必然趋势。

二、模具制造工艺的内容

制造工艺——设计转化为产品的过程。

制造工艺的内容：研究制造的可能性和如何制造，如何以低成本、短周期制造高精度、高质量、长寿命的模具。

模具制造的主要经济技术指标：成本、周期、质量。三个指标的最佳必须从设计、制造和使用综合考虑：

（1）设计必须满足使用要求，同时制造的可行性；

（2）制造必须保证设计要求，同时制约设计，指导使用；

（3）使用应该了解设计与工艺，合理设计制品简化模具结构以便于制造。

影响制造的主要因素：

⑴ 表面加工有难易：外与内；规则与异型；型孔与型腔。⑵ 精度

⑶ 表面粗糙度和装饰

⑷ 型孔和型腔的数量

⑸ 热处理

三、模具生产和制造工艺的特点

模具是专用工艺装备，模具生产是单件或多品种生产，与一般机械产品生产相比，有如下特点：

⑴ 单件、多品种：采用通用机床和通用工量具，减少专用二级工具，工序相对应集中，简化管理减少周转，保证质量和进度。⑵ 制造质量要求高：尺寸精度和形位公差一般±0.01mm左右，Ra≤0.8μm

⑶ 形状复杂:工作零件多为二维或三维的复杂曲面(尤其是型腔)，加工难度大。

⑷ 材料硬度高：淬火合金钢或硬质合金。

⑸ 成套性生产。

⑹ 生产周期短：市场决定产品，更新换代快。

⑺ 必须进行试模与修整:

模具制造技术 篇6

关键词：模具制造；数控加工；特点；应用

我国模具制造业中，数控加工技术的发展为其制造提供了基本保障。根据相关统计发现，模具制造中应用数控加工技术已经并不罕见，在工艺品、汽车配件、家用电器等方面应用广泛。我国汽车零部件制造、塑料产品制造有90%以上均需要使用模具来完成制作，通过将材料成型加工实现产品的组合，模具在制造业中地位重要。数控加工技术能够完成精度高、形状复杂、品种多遍的加工，但也存在生产批量小（受产品更新换代影响）、专业性强的局限性。目前精密模具的制作中，数控加工技术无法替代，是模具精度的保障。本文以数控加工技术为主线，研究了其在模具制造中的作用。

一、模具数控加工的特点

（一）精度高。模具的制造必须确保模具符合设计精度要求，因此在加工过程中对误差需严格把控，否则模具在使用过程中可能由于体积数据不匹配而影響使用效果。正常情况下，在高精度的模具加工制造时是根据产品状态将范围控制在10%-20%，精度越高，制作过程中溢料可能性越低。模具制造精度越高，在制造完成后越容易脱模，可保障产品表面具有较高的光洁度。

（二）专业性高。使用模具加工具有较高的加工效率，尤其表现在单件产品的生产方面。一套模具可长时间生产数量较大的产品，但相对而言模具零件也具有较强的专用性。随着产品更新换代速度的加快，对于某一产品而言，使用模具加工往往在生产几套之后可能会转向为小批量或单件生产。

（三）系统性强。在模具制造过程中，尤其是对于较复杂的产品，其精度的控制、产品的组装都需要多个步骤共同完成，每一个步骤均需要专业性的模具。模具的组成是根据产品设计与规划来设定的，而且对于某一产品的制造，模具的设定通常处于同一生产线。因此在设计模具前需综合考虑产品的特点以及模具之间的制约关系，确保模具使用的有效性。

二、模具制造中数控加工的应用

（一）两者间关系。现阶段，模具的制造与加工需通过数控技术来完成，这决定了模具是否能够达到精度要求。在以往机械加工过程中，由于技术的落后性，模具的生产效率以及质量均有所欠缺。随着数控技术的不断发展，模具产品质量得到了明显提升，在精度上更符合设计要求。因此产品成型后，表面光洁度更优，且各部分契合程度更高。数控加工有许多方式，例如数控磨削加工、数控车削加工、数控线切割、数控电火花加工、数控铣加工等等，在具体的模具制造过程中可根据模具特点、技术要求、具体用途、工艺难度、制造要求、精度要求等选择合适的加工方式。

（二）数控方式的选择。在选择合理的数控加工技术前，首先需系统性分析模具的那边类别以及加工要求，从而选择合适的加工方式，以提升加工效率、控制加工成本、保障加工精度为最终目标。例如对模具的型孔、型腔加工时，可通过数控电火花成型方式完成加工：若产品对模具的精度要求较高，或模具具有几何曲面特征，则可使用数据磨削加工方式；对于带有曲面的模具或外形轮廓相对复杂的模具而言，在数控加工时可采用压铸模、注塑模等数控线加工方式：对于存在旋转状态的模具可采用车锥面、车孔、车外圆等数控车削加工模式：对于形态较复杂或存在异常、细微要求的模具可采用数控线切割方式。

（三）数控技术的发展。模具的零件加工是制作整套模具的重要工序，产品精度受到模具精度影响，直接决定了产品的使用性能。传统加工工艺中，模具的制造采用人工或简单机械，在精度及效率上远不及数控设备。随着模具数控加工技术的不断发展，数字化的应用令模具在精度上有了很大提升，且在制作工艺上逐渐升级为智能化、集约化模式。传统制作过程中，工件的重复装夹会产生精度误差，但目前现代模具加工中已经可应用五轴加工中心。换言之，现代化的模具数控技术正处于不断发展阶段，传统技术上的难题已经基本解决，目前性能的提升主要依靠设计以及工艺分析两方面，对模具加工的过程、步骤完美规划，确保零件制造高精度化。

（四）模具数控加工技术的发展趋势。计算机技术、微电子技术及PLC技术不断发展为数控加工技术的革新打下坚实基础。当前数控机床的自动控制均采用PLC技术，其程序的编织及处理均由电脑操作完成，简单的编程也可以手工输入，但产品的精度检测还需由电子技术来完成，可见现代数控技术容纳了当前众多前沿尖端技术。此外，为顺应社会需求，各大高职高专院校的教材也增添PLC数控操作内容。掌握好机床各项操作技能、计算机自动化技能及软件编程等技能是现代模具制造师不可或缺的技能于职业要求。当然，不同类别产品的加工工艺技能也十分重要。

结束语：随着数控技术的不断发展与完善，现代模具正朝着复杂化、精密化、大型化方向发展。在发展趋势方面，首先应对精度有所保障，其次需在制作成本上加以控制，达到客户生产速度快且性价比高的要求。模具制造效率与质量离不开数控技术的高精度加工与高速加工，相信未来在模具核心部件的加工上也会更多地采用数控加工技术与设备来完成。总之，数控加工技术对模具制造产生了深远影响，在精度、复杂性与制造效率上作用明显。

模具与现代制造技术 篇7

1 高速铣削加工技术

高速铣削加工技术具有较高的精度和效率, 能够减少切削产生的热量, 弥补了传统技术加工时工作面处温度上升和变形较大的不足, 有利于温度敏感材料的加工作业, 又延长了刀具的使用寿命。此外, 高速铣削加工时切削深度及力度都较小, 能够大大提高零件的表面质量, 在薄壁零件的加工方面发挥着重要作用。利用高速铣削加工技术可以提升企业的生产效率, 保证产品的精度和质量。随着机械制造业的发展, 高速铣削加工技术也更加趋于智能化、自动化, 在模具制造领域发挥重要作用。

2 电火花铣削技术

在电加工机床的自动化、智能化程度以及性能上, 国外的研究水平已经相当先进。目前国际上普遍关注的是电火花铣削加工技术的发展, 其具有减少材料性能影响、降低模具制造成本等优点, 利用高速旋转的管状电极进行二维或三维的加工作业, 弥补了传统技术需要实现准备成型电极的不足。在人们对安全重视程度提高的背景下, 电火花加工技术的危险控制和防范备受人们关注。欧共体对电火花加工机床具有严格的安全性要求, 必须经过CE (Conformite Europeenne) 认证的电火花加工机床才能够进入市场。电火花加工技术最大的安全问题就是辐射, 它对员工的健康和环境造成不可恢复的伤害。随着国际上对安全环保概念的重视, 增加电火花加工技术的安全性和环保性成为科研人员必须攻克的难题。

3 新一代模具CAD/CAM软件技术

当前, 欧美等发达国家和我国科研人员研究的模具软件具有智能化、自动化和集成化等优点和明亮的应用前景。随着计算机技术的飞速发展, 模具CAD/CAM软件技术也已达到较高的水平。与传统设计方法不同, 模具软件技术更加注重对先进技术和理念的应用, 综合考虑时代发展和市场需求等影响影响因素, 以丰富知识和实例为基础, 增加先进技术的应用力度, 使设计结果更具科学性和安全性。新一代模具CAD/CAM软件技术将丰富的理论知识和实践与计算机先进技术相结合, 获取模具结构设计时的各方面信息, 以便对模具制造的检测、评估和数字化精准加工。随着科技的发展, 市场需求表现出多元性, 以往仅以功能模块完整程度作为评估软件性能指标的方法已经遭到摒弃。目前, 对软件性能方面的评估还要综合考虑功能模块是否方便信息的互享与收集、共用同一数据模型、有利于模具的设计和生产等一系列流程的因素。

4 快速模具制造技术

先进的快速模具制造技术主要包括激光快速成型和无模多点成形技术两种, 下面对两种技术进行详细的介绍和分析。

4.1 激光快速成型技术 (RPM)

激光快速成型技术 (RPM) 是指利用CAD/CAM等软件建立的三维模型, 运用数字化技术控制激光进行加工, 最后得到实体模型的技术。我国在此项技术上的研究已经达到较高的水平, 并逐渐将其应用于商业生产领域。国际上应用于商业生产领域的快速成型技术主要有分层实体制造 (LOM) 、熔融沉积成形 (FDM) 、选择性激光烧结 (SLS) 、和三维打印技术 (3DP) 等。我国激光快速成型技术的研究与发展要归功于清华大学。其在引进美国的立体光刻或称光敏树脂激光固化 (SLA250) 技术和设备的基础上, 不断分析研究, 开发了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”, 对我国现代制造业的发展起到了至关重要的作用。

4.2 无模多点成形技术

无模多点成形技术通过对一系列排列整齐、高度可调的基本体精准控制的方式, 实现材料的三维曲面成型, 具有较高的经济性和生产效率。国内无模多点成形技术的研究重任主要是由吉林大学承担。目前, 该高校已经将我国无模多点成形技术提升至国际先进水平, 并设计制造了具有自主知识产权的无模多点成形设备。

5 现场化的模具检测技术

随着模具设计制造对精度要求的提高, 模具检测技术也成为了人们关注的重点。传统模具检测技术很容易受到环境等因素的限制, 对检测结果的准确性造成不利影响。目前, 模具检测时一般采用新一代三坐标测量机, 其不仅具有良好的适应性和安全性, 还能对温差进行控制, 降低振动等因素的影响, 保证检测结果的高准确性。

6 模具抛光技术

人们在提高模具功能要求的同时, 还特别重视模具的表面质量。国内模具抛光技术仅能达到Ra0.05μm级别, 还不能满足光学仪器、相机镜头等精密零部件的透明度和精度要求, 部分材料及工艺不得不从国外进口和引进, 对我国的经济的发展起到了阻碍作用。未来对模具抛光技术的研究必定成为科研人员的重要任务。

7 结语

现代制造技术中需要大量的模具, 两者之间相互促进, 共同发展, 现代制造技术刺激了模具技术的发展进步, 模具技术的发展进步反过来又改进和提高现代制造技术。应该在时代发展的背景下, 利用现代科技, 促进模具和现代制造技术的发展。

参考文献

[1]赵丹阳, 宋满仓.模具现代制造技术综述[J].模具制造, 2013 (08) .

模具制造中的高速加工技术 篇8

在模具行业快速发展的今天, 对于模具的加工性能以及使用寿命的要求都越来越高, 无论是哪种类型的模具, 在其模具型腔的组成元件中, 都应该采用强度较高且耐磨性好的材料来进行制造。由于这些材料在热处理之后将具有很高的硬度, 因此传统的加工方式无法对其进行加工。面对这种情况最好的解决方法, 当数使用特种加工。而我国的模具型腔加工, 在很长一个时期都是由电火花加工独霸天下。

电火花加工属于一种以放电烧蚀的微切削技术, 其加工时间非常长, 并且使用电火花在工件的表面, 实施局部高温放电式的烧蚀时, 容易造成工件表面的某些性能受到损伤, 从而在其表面出现一些微细裂纹, 导致表面粗糙度不能满足模具的相关要求。此外, 在完成电加工之后的工件, 还需要进行较长时间的手工研磨以及抛光处理, 这些都是造成其生产效率低的重要原因, 然而在许多领域中, 模具在其新产品的开发速度及生产效率中, 都起着非常重要的作用, 因此, 急需对其加工技术进行创新。

经过不断的探索与研究, 模具制造出现了一项全新的技术——高速加工技术。其具有产品质量好、生产效率高以及能处理造型复杂的各种薄壁或硬质的零件等特点。据相关数据显示, 在模具的加工技术中, 高速加工已代替了传统加工中85%的份额, 真正成为了当前模具制造技术中的主流趋势。

2 模具制造技术中的高速机床

高速机床必须满足的技术要求包括:

主轴转速快且功率高。一般情况下在对模具型腔的曲面进行高速加工时, 常选用的是直径较小的球头铣刀, 因为它的直径在1mm~12mm之间, 所以要求主轴必须具有极高的转速, 有的转速能达到20 000r/min~80 000r/min, 以便能够进行高速切削。同时, 由于型腔无论是粗加工还是细加工, 均由工件的一次装夹而成, 因此, 必须要求主轴具有的功率要高, 通常在中等规格的加工中, 其主轴的功率应保持在10k W~40k W及以上。

机床的刚度要好。由于模具材料普遍的硬度及强度都很高, 且常用于模具型腔加工的小直径立铣刀, 具有伸长量较大的特点, 所以在加工过程中极易出现颤振现象, 所以应采用刚度大且精度高的电主轴。同时, 为了提高工件的表面质量及加工精度, 机床还应具有极好的动、静态刚度, 从而使机床的抗振能力、跟踪精度及定位精度都得到一定程度的提高。

加速性能极佳。主轴一般从启动开始到加速至最大转速, 所需的时间为1s~2s。工作台在进行加速与减速时, 也从常规的0.1g~0.2g, 提高到了现在的1g~5g, 以保证小圆角半径在曲面加工时, 能有效实现高速加工, 并满足型面的几何精度要求。此外, 对于机床进给速度来说则不能过快, 通常保持在30m/min为宜。近来随着变频调速的主轴电动机与直线电动机被广泛应用于高速机床上, 为模具制造中充分利用高速加工技术, 创造了更有利的条件。针对某些复杂的模具制造时, 还可以使用五轴联动加工中心。这种机床的特点是除了直线运动的3个坐标外, 同时还有进给运动的2个坐标, 铣头还可以与工作台进行多轴联动, 从而把连续回转进给变为现实, 非常适合于加工较为复杂的腔曲面模具零件时使用。

3 模具制造技术中的高速刀具

高速刀具在模具的高速加工技术中, 占据着非常重要的地位。由于在进行高速切削的时候, 所产生出来的切削热及对刀具的磨损程度, 均比常规切削速度时要高出许多, 所以在使用高速切削时, 对刀具材料在性能方面便有了更高的要求。理想中的刀具材料首先必须满足高硬度、高强度及耐磨性好的要求;其次, 还应该具有抗冲击力强与韧度高的特点;另外就是化学稳定性与热硬性良好, 具有较强的抗热冲击力。然而在实际的加工过程中, 同时具备上述要求的材料还未找到, 因此, 常规的处理办法是在抗冲击力强的刀具材料基体上, 覆盖上具有耐磨性高与热硬性好的涂层, 或者是在硬质合金或者陶瓷材料基体上, 烧结上金刚石一类的超硬材料, 使之成为性能优良的高速加工刀具。在对刀具材料进行选择的时候, 应根据实际情况对工件材料、加工精度、加工工序以及表面质量要求等, 进行合理的分析以后再选择适宜的刀具材料。

此外, 加工刀具的结构、精度、动平衡以及断屑和排屑能力等, 都会对高速切削在表面质量、生产效率以及刀具使用寿命等方面, 造成直接的影响, 因此, 在进行设计与选择的时候, 必须做到科学且合理, 同时还应充分考虑到安全性能方面的问题。例如:对于模具零件的平面进行粗、精加工时, 立铣刀应选择带有可转位刀片的。并且, 为了使轴向加工的精度以及高速运转过程中刀具的安全得到有力保障, 刀具与机床在连接的方式上, 几乎不再使用过去7:24长锥度刀柄, 取而代之的是锥度为1:10的HSK空心刀柄。

4 模具制造技术中的CAD/CAM

对于有效利用计算机技术来使其自身的设计与制造水平, 能得到有效提高的行业之一便是模具制造业。从高速加工被广泛用于模具制造以来, CAD (计算机辅助设计) 、CAT (计算机辅助测量) 及CAM (计算机辅助制造) 等, 均在模具制造中得到了更加有效的应用。

其中CAD常用于对产品的造型设计问题进行处理, 还能胜任对产品的可装配性检查以及对模型的设计工作, 例如Cimatron、Mastercam及UG等软件, 均具备模具的设计与开发功能。值得一提的是UG这种设计软件, 它具有零件建模、数据读入及自动模型布局等功能, 只要充分利用好标准件库与过程模板, 便能让初级设计人员同样可以设计出高品质、高性能的模具来, 最终达到有效提高模具的设计工作效率。

因为模具型腔多由结构较为复杂的曲面组合而成, 所以对于数控编程来说这将是一项非常繁琐的工作, 并且编程质量还会对模具加工质量起到决定性的作用。在实际的操作过程中, 影响编程质量的因素很多, 其中最主要的因素是加工工艺路线。传统的加工工艺全凭编程人员自身的经验, 很容易出现不合理、不科学的情况, 导致模具制造的质量有所下降, 从而使工件进行返工, 严重时还可使工件直接报废, 甚至于引发安全事故。若采用CAM软件虚拟出一个加工仿真环境, 那此类问题将迎刃而解。以虚拟仿真的方式, 可对实际的加工环境及加工过程, 进行一次动态化的模拟, 它所展现出来的情景与真实加工的过程无任何不同。在模拟结束之后, 技术人员便可根据模拟中反应出来的各种情况, 对加工工艺的路线进行适当的调整。应用了这项技术之后, 不但可以使编程人员从巨大的精神负担中解脱出来, 又可以有效提高模具的加工质量。

5 结论

高速加工技术, 它是当前制造业中较为先进的技术之一, 是在电子信息技术的快速发展, 与市场经济不断进步下, 所产生的一项新技术。它除了能够有效提高模具在制造与加工时的速度与效率, 同时还提高了模具本身的质量。相信在加工设备与加工材料不断进行新旧更替的今天, 高速加工技术在经过了不断的改进与完善后, 其技术性能必将更加成熟稳定。

当然, 电加工技术也有其适宜的加工范围, 例如对一些较深的小孔、表面精密加工、尖角以及窄槽的加工。所以, 高速加工技术只能说在某些方面的加工效果, 要明显优于电加工技术, 但却不能完全取代电加工技术, 因此, 二者应做到取长补短, 相辅相成, 为模具加工提供更实用的技术。并且还有一点是需要我们注意的, 对于高速加工设备来说, 其一次性资金投入量较大, 某些规模不是很大的模具厂根本无力承受。而从我国模具厂的规模来看, 小规模的模具厂与电加工工厂数量不在少数, 所以在短期内高速加工技术还不会给电加工技术带来太大的冲击力。

但是可以肯定的是, 在不久的将来高速加工技术, 一定能成为我国模具加工中的主要技术之一, 模具行业也将迫于形势对加工设备进行更新换代, 当前许多实力强大且有远见的模具制造企业, 都纷纷开始引进该项技术, 以此增强自身的竞争力, 把被动变为主动, 从而更好地迎接由新技术所带来的机遇与挑战。

摘要：随着模具行业的不断进步与发展, 传统的电加工模具在生产的质量与数量上, 都已经不能满足当前社会的需求, 因此, 模具制造行业便对其加工技术进行了改进, 于是便应运而生的出现了模具的高速加工技术。本文主要对模具制造技术的发展与变化进行介绍, 并对高速的加工技术特点进行阐述, 同时, 还对高速加工技术在模具制造中的几项关键性技术进行了介绍, 从而说明高速加工技术, 是当前模具加工中的一个重要发展方向。

关键词：模具制造,高速加工

参考文献

[1]张柏霖, 范梦吾, 李志英.模具制造中的高速加工技术[J].制造技术与机床, 2003 (5) .

[2]杨庆东.现代模具制造的高速加工技术[J].工具技术, 2005, 39 (2) .

[3]王庆.模具制造中高速加工技术的应用浅析[J].科技咨询, 2012 (6) .

[4]李倩.高速加工技术在模具制造中的应用[J].制造技术与机床, 2001 (7) .

[5]周正干, 王美清, 李和平.高速加工的核心技术和方法[J].航空制造技术, 2010 (3) .

模具制造技术 篇9

这一期将介绍几种典型的电动机械式模具夹紧技术。电动机械式夹紧系统具有很强的负载能力, 它们既适用于新设备配套也可用于旧设备改造。安装这类夹紧系统到压力机设备无需液压、气动等外围系统, 是最简便、最少工作量的安装。能适应一个较大的夹紧厚度范围是这类夹紧系统的一个重要优势, 因此, 这类夹紧系统特别被推荐在模具夹紧厚度公差范围较大的需求场合。电动机械式夹紧也是一种具有机械自锁特性的夹紧方式, 也就是说, 电动的作用是由松开到夹紧或者由夹紧到松开的一个状态转换的开关作用, 实际的夹紧力是由机械结构来维持和保障的。在夹紧状态, 即使切断电源, 夹紧器也不会松开。而且, 监控系统直接监控的是持续的夹紧力, 一旦发生夹紧力衰减将通过与压力机主控制的互锁系统报警, 并同时停止压力机的动作。因此, 这类夹紧系统能充分满足用户对安全保障的要求。

2 ED型转动式夹紧

其实物照片和技术性能参数见图1和表1。齿轮电机驱动传动系统提供夹紧力, 夹紧和松开状态的夹头位置呈90°。

3 EDH型转动回缩式夹紧

齿轮电机驱动传动系统加伸缩夹杆实现夹紧, 夹紧和松开位置的夹头呈90°。松开时夹头完全回缩入夹紧器底面。结构实物照片和技术性能参数见图2和表2。

4 ESS摆动型夹紧

其机构实物照片和技术性能参数见图3和表3。齿轮电机驱动传动系统使夹杆进行摆动和上下动作, 并提供夹紧力。夹杆的摆动由一套约束导向机构完成, 该机构为免维修机构, 没有易损件。

到这里已经初步介绍完了各类典型的模具夹紧技术, 下一期将为大家介绍压力机滑块安全锁定的典型机构。

参考文献

模具制造技术 篇10

在现代化冲压加工过程中, 模具快换和高效夹紧是提高生产效率、减少辅助时间的有效手段之一。更为重要的是, 为能有效监控夹紧状态或夹紧力的模具夹紧系统提供了可靠的安全生产保障, 大大减少了可能造成操作者人身伤害的事故隐患, 也保护了设备、模具以及在制品。随着精密化生产的不断普及, 对高效模具夹紧技术的需求也越来越多。在这里, 我们将陆续介绍目前在德国比较先进的、应用成熟的模具夹紧技术。

2 可移动模具夹紧技术

所谓可移动的模具夹紧技术, 是指在同一锻压设备上实现对不同大小模具夹紧的技术。这里将模具夹紧分成了两个步骤, 首先是一个为满足不同大小模具而配置的行走机构 (positioning unit) ;另外还有一个夹紧头机构 (clamp unit) 。通过这两部分产品之间的组合, 可以实现多种大小不同模具的夹紧。目前在德国应用最为普及和成熟的是电机驱动的行走机构, 根据具体的动作原理又分为链传动 (EVK) 和轴传动 (EVS) 两种。EVK链传动式电机驱动行走机构和EVS轴传动式电机驱动行走机构的主要特性区别, 见表1所示。

3 模具夹紧头

与上述两种行走机构配套的夹紧头有很多不同的类型。从被夹紧表面特性来看, 可以分为适用于模具被夹紧边缘有U形缺口的夹紧头和适用于模具被夹紧边缘为直线形的夹紧头两种;从夹紧头的夹紧力机制的不同可分为液压式、液压机械式、电动机械式等。这里介绍一下这几种不同类型夹紧头的特性, 见表2~表8。

4 结束语

以上这些夹紧头覆盖了所有需要移动夹紧的模具加紧需求, 也适应于不同工厂的动力资源特性。在上述各类夹紧头中, HKZ、MHKZ和HEE三种可以不和行走机构配用, 可以作为独立的夹紧头悬挂在滑块的T形槽中前后滑动, 通过操作人员的手持操作来实现对不同大小模具的夹紧 (照片HKZ, MHKZ, HEE) 。今后我们还将陆续为大家介绍其他各类模具夹紧技术和压力机的安全锁定技术产品。

参考文献

模具制造技术 篇11

我国在上世纪70年代末开始对模具CAD系统进行开发，起步较晚，与工业发达国家的差距较大。目前，我国研发的CAD系统主要有：精密冲模CAD系统，北京机电研究院研发的冲截模CAD系统，华中科技大学研发的冷冲模CAD系统以及上海交通大学研发的冷冲模CAD系统，除此之外，西安交通大学、清华大学、浙江大学等在模具CAD系统研制方面也取得较多的成果。目前CAD技术在我国模具工业中推广与应用还存在着不少问题例如1CAD技术应用的集成化程度低，许多企业仍然停留在NC编程、绘图等的应用上。2CAD系统大部分需要依靠进口。3）应用技术和设备的缺乏导致很多些企业引进的CAD系统没能充分发挥其功效。由于我国对CAD技术的重视程度提高以及汽车等工业的发展迅猛，SCAD技术的研发、推广与应用提供了良好的条件。

在零件的加工过程中，把零件的形状、尺寸、加工步骤、工艺参形式的代码，将这些代码输入数控机床的控制系统中，这些代码经过理后驱动伺服系统来控制机床工作，自动对零件进行加工。三维真实感流动模拟技术虽然具有很多优势，但是也存在一些缺陷。由于采用一维有限差分和二维有限元的稱合，不能兼顾到液态塑料在厚度方向上流动的速度，因此不能分析成型过程中的微观表现，比如液态塑料前沿的推进方式和流动形态。然而直接利用塑了件三维实体的基本信息来生成立体的三维流动模拟技术，用生成的三维立体网格直接进行有限元计算，并且分析的结果能直接在三维实体上显示出来。

随着电子技术的不断发展，数控技术由以前的硬件数控发展到了计算机控制。采用计算机控制，不仅提高了数控机床的加工精度，而且拓展了数控技术的应用范围。随着对数控加工技术不断的研究与完善，各种通用及专用的CAD系统不断被研发出来，目前数控技术以及CAD系统在模具设计与加工领域中起着不可替代作用。在模具加工过程中，利用数加工控技术可明显缩短模具制造周期，提高模具制造加工精度以及降低成本。数控铣是在模具数控加工中最常用的加工方法。数控编程是指从零件形状和尺寸到得到加工程序的整个过程。数控编程的的任务主要是计算加工走刀过程中的刀位点。一般来说，取刀具表面的交点与刀具轴线作为刀位点，如果是在多轴加工中需要给出刀轴矢量。数控编程过程是目前CAD / CAPP / CAM系统中最能体现效益的环节之一，它在实现提高加工质量和加工精度、加工自动化、缩短产品研发周期等这些方面发挥着非常重要的作用。在汽车工业、航空工业等诸多领域都有着广泛的应用

我国“十二五”规划中对模具工业发展提出了明确目标：模具的加工精度达到士0.001mm；生产周期缩短30%；机床数控使用率提高一倍；复杂、精密、大型等模具制作的比例提高到10%。为了实现上述目标，对模具加工技术提出了跟高的要求。作为模具加工的重要技术——数控加工技术在近年来也取得了较大的发展。德国DMG公司研发的DMG50 EVO linear五轴联动加工中心，使x轴的移动达到了80m/min，主轴转速18000r/min，其加速度达到了lOm/s2。日本森精机制作所研制的NV4000 DCG高精度立式加工中心主轴转速也达到了2000r/rain。另外，瑞士，美国，西班牙，台湾等相关公司也相继研制出了各类先进设备我国沈阳机床集团、华中数控、广州数控等企业先后研制了大量的先进设备，比如北京机床所精密机电有限公司研制的M1000-3V高精度立式加工中心主轴转速达到12000r/rain，换刀时间1. 5s/（T-T），ATC刀具数为24，并且该加工中心各轴的定位精度达到0.008mm，重复定位精度达到了0.004mm。就设备而言，数控统床、加工中心等正向高精、高速、复合、柔性化、智能等方向发展。我国此类设备比发达国家相比还有一定的差距，许多高精密设备仍需进口。

CAD是近20年以来在工业上快速发展的计算机应用技术，CAD技术的推广与应用，导致了制造业的技术革命，极大地改变了产人们设计和制造方式和手段。CAD技术在模具制造业中广泛应用，大大地提高了生产效率，改善了产品质量，降低了成本以及减轻了劳动强度。由于跟传统方法相比，模具CAD技术应用拥有无法比拟的优越性，因此越来越多的模具企业对CAD技术的研发与应用开始重视”

比如，1964年美国通用公司就研发出了一款车身CAD系统，1966年英国PSF公司采用CAD系统实现了汽车车身制造一体化技术的改革；1973年前后美国DIECOMP公司研制的PDDC连续模CAD系统，可以根据产品类型选择模具的结构形式，极大地方便了凸模、模架和模芯等的设计工作。该系统的应用不仅提高了产品质量，而且缩短了模具的设计周期，设计一套模具的周期由原来的8周缩短至2周。1977年，捷克研发成功的AKT系统，适用于各类简单、复合以及连续冲截模的设计与制造，使用该系统可降低一半的成本，时间有一个月缩至八天；日本在1978年研发的MEL系统和1979年研制的PENTAX系统，能提高4一 10倍的设计效率；1985年由日本日新精密机器公司研发改进的模具CAD系统可进行自动数控编程，并且对其软件进行能二次开发。

模具制造与数控加工技术的探究 篇12

在机械加工领域, 模具生产制造的结构较为复杂, 对于各个数据和精度的要求比较高, 模具制造要选择硬度高的原材料, 同时, 整个模具制造和生产的时间较短。因此, 在进行模具制造生产时, 要严格要求每一个制造环节, 每个模具都有不同的结构和特点, 对技术水平的要求也存在差异。由于传统的加工方式存在一些不足, 比如技术水平不达标、无法精准加工以及加工时间较长, 对整个模具制造的工作质量和效率产生了消极的作用和影响。随着数控加工方式的广泛应用, 呈现出多元化发展的态势, 该加工方式种类繁多, 为模具制造和生产奠定了极强的技术基础。其中应用最为广泛的是数控铣床及加工中心。因此, 在整个机械加工领域, 为了使模具制造和生产得到进一步的发展和壮大, 要积极发挥技术优势, 利用先进化的数控加工技术, 推动整个机械加工领域的进步。

1 模具数控加工的显著特征

1.1 模具制造具有独特性

每一个模具都是不同的, 在结构上都存在一定差异。模具是一件一件生产出来的, 基本不会出现二次开模的现象。因此, 在模具制造生产过程中, 对于数控编程的准确度控制较为严格。针对部分加工程序比较多、工艺较为复杂的模具时, 会借助自动化的机械编程软件, 再由技术人员进行调整和修正。

1.2 模具制造具有随机性

对模具进行设计和开发, 主要是为新产品的生产服务, 并不是整个生产环节的最终成果。因此, 在生产数量、时间、具体结构要求等方面存在不确定的因素, 其生产具有极高的随机性。模具相关的设计制造工作人员要具备随机应变的能力, 对该生产工作要尽快适应, 同时还要有多年的相关工作经验。此外, 针对较为复杂的加工, 比如模具型腔面, 需要提高加工的精度和工艺, 避免后期需要二次修整和人工抛光。

1.3 模具制造要求高精准

对模具进行加工和制造, 需要达到高精准的要求。我们必须要对加工时可能出现的偏差进行控制和避免, 以此来确保成型后的模具符合标准, 从而避免了产品的误差的产生。一般来说, 对于模具的公差要控制在1/5 ~ 1/10 的范围之内, 在产品接合处, 精度的要求更高。只有模具的精度达标, 才能保证新产品的质量水平。

2 数控加工技术在模具制造中的广泛应用

在机械制造领域, 我们对模具的数控加工技术进行了深入的分析和研究, 对于模具制造来说, 其反映出来的显著特征决定了加工技术的高标准。数控加工技术运用现代化的方式和手段, 能够满足模具制造的需求, 数字化的加工方式能够提高各项工作的精度和准度。对于模具的数控制造过程中运用先进的数控生产技术, 在提高生产精准度、有效减少生产时间以及降低生产费用等方面都有着十分积极的作用。此外, 随着数控加工技术的不断运用, 转变了传统模具生产模式对钳工生产经验的依赖度。由此可见, 利用数控技术给模具制造提供了发展机遇, 产生了根本性的变革。就目前来说, 我国较为先进模具生产制造商主要以数控技术为主进行生产, 数控加工技术渗透于整个模具制造全过程。

2.1 数控车削加工技术

通常, 数控车削加工技术主要应用于中轴类的标准件制造, 主要包括形态各异的杆类零部件和回转体的模具制造。其中, 回转体模具有以下几类:瓶状或盆状的注塑类模型;轴类的零件等等。由于数控车床只能进行平面的加工, 因此, 在具体应用中数控车削加工技术主要对模具中一部分零部件进行加工和制造。

2.2 数控铣削加工技术

数控铣削加工技术主要用于模具中的凹凸型面或者曲面的加工, 采用该技术能够将复杂的外形轮廓进行深度加工, 对曲面的模具也有较多的应用。举例来说, 该技术的应用, 能够利用电极等方式进行加工, 使电火花成形。数控加工技术在我国机械加工领域的广泛应用, 一些规模较大的数铣加工中心普遍利用数控铣削加工技术进行加工和生产。

2.3 数控电火花加工技术

为了满足模具的快速成形, 要使用数控电火花加工技术。与编程相比, 该技术加工手段相对较低。其中, 模具加工中的线切割主要利用的是直壁状的模具加工。比如在冲压模具中, 出现的凹凸模以及电火花加工技术中利用的电极等。

3 结语

随着机械加工领域的不断发展, 数控加工技术以其自身的技术优势大范围的应用于模具制造的实际生产过程中, 特别是为家用电器、汽车制造等领域提供了良好的技术保障。近些年, 国际上一些领先的数控加工技术在不同程度上为环保能源、航天以及运输领域进行运用。 在机械加工领域, 模具生产制造的结构较为复杂, 对于各个数据和精度的要求比较高, 模具制造要选择硬度较高的原材料, 还有就是整个模具制造和生产的时间和周期较短。由此可见, 模具制造有其独特性, 比一般的机械产品在技术加工方面有更高的要求和标准, 在高标准严要求的基础上推动整个机械加工业的长足发展。

参考文献

[1]张曙.数控加工技术的现状和发展趋势[J].金属加工 (冷加工) , 2010 (20) .

[2]王成.浅谈数控加工技术在模具制造中的应用[J].机电信息, 2010 (18) .