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材料成型與控制工程的模具制造技術論文
[摘要]：模具素有“工業(yè)之母”的美稱，其在各行各業(yè)都有著廣泛的應用。隨著我國經濟的快速發(fā)展以及工業(yè)實力的快速提升，對于模具的需要也越來越多，做好模具的加工已經成了經濟發(fā)展的重要保障。為確保模具的機械加工質量，應當積極做好各種新技術、新工藝的引進和應用，做好模具加工工藝的優(yōu)化，通過對模具加工中的加工設備、加工工藝以及材料等各個環(huán)節(jié)做好優(yōu)化，從而最大限度的提升模具的加工質量與加工效率。
[關鍵詞]：材料成型；控制工程；模具；制造技術
導言：模具在工業(yè)成型領域有著極為廣泛的應用，現今其多通過數控加工設備來完成制備，隨著工業(yè)的發(fā)展對于模具的加工精度要求越來越高，為確保模具的加工質量除了做好模具加工工藝的編制和刀具的控制外還應當積極做好模具加工設備的應用。現今，隨著各種模具加工設備應用的增多，做好模具加工設備在模具加工的應用對于提升模具的加工質量和加工效率有著極為重要的意義。
1我國模具制造業(yè)發(fā)展現狀
模具行業(yè)的產品屬于生產過程中的中間產品，其需求依賴于下游各行業(yè)的發(fā)展需求，因此，世界經濟的發(fā)展對模具行業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。從 2003 年起世界模具業(yè)一直處于穩(wěn)步上升態(tài)勢，到 2014年市場規(guī)模為 1025 億美元，2015 年為 1070 億美元。預計到 2016 年將在 1200 億美元左右。
近年來，隨著汽車、消費電子、家用電器等行業(yè)的快速發(fā)展，我國模具制造規(guī)模日漸增大。我國國家統計局的數據表明，近 10 年來，除 2008 年受國際金融危機影響增速有所下滑外，中國模具工業(yè)一直保持著快速發(fā)展的態(tài)勢。我國模具的制造能力已從改革開放初期的數十億元增加到2015年的2100億元，從業(yè)人員從幾萬人增加到百萬人，其中銷售額超過 1700 億元，2005-2014 年行業(yè)總產值年均增速保持在20% 以上。我國模具行業(yè)的不但基本滿足我國制造業(yè)對模具數量、品種和質量的要求，而且具備了幾乎所有模具品種的批量出口能力 2015年我國的模具出口額達到 50.8 億美元。
塑料模具是模具行業(yè)的重要組成部分，主要包括注塑成型模具、擠出模具、吹塑模具、吸塑模具、吸附模具、發(fā)泡模具、搪塑模具等模具類型，并被廣泛應用于家電、汽車、鐵路交通、航空航天、軍工等領域的塑料零件生產。隨著汽車、家電、電子通信行業(yè)的迅速發(fā)展，塑料模具具有良好的發(fā)展前景。據中國模具工業(yè)協會統計，我國塑料模具銷售總額占整個模具市場銷售總額的 45% 左右，塑料模具銷售額由 275 億元增長至 735 億元，年復合增長率約 12%。
2 影響模具加工質量的影響因素分析
在模具的加工過程中對于模具加工質量的影響根據其影響途徑大致可以分為三個主要的方面：人為因素、機械加工設備因素以及加工工藝等。通過對模具加工缺陷的影響因素進行統計分析后發(fā)現，人為因素和模具加工工藝和加工程序所導致的模具加工質量問題占據著整個影響因素的近 9 成。現今，隨著各種高速加工設備應用的增多，做好高速加工設備在模具加工的應用對于提升模具的加工質量和加工效率有著極為重要的意義。
3金屬材料成型與控制工程模具制造技術
目前制造行業(yè)出現了前所未有的繁榮，促進了工業(yè)的整體進步與發(fā)展，其中材料成型與控制工程模具開始引發(fā)人們的關注，人們不僅關注這方面人才的培養(yǎng)，同時還將目光聚焦在了該領域出現的新技術與新工藝上。
3.1高速加工在模具加工中的應用要點分析
在模具的高速加工中模具的加工效率和加工質量都會得到較大的提升，但是其對于加工工藝的要求也越發(fā)嚴格。高速加工在模具加工應用中要求更高的過切保護，在模具加工工藝的編制中應當加強 CAD/CAM 技術的應用，通過更多的仿真模擬來確保高速加工的加工質量。此外，在模具的高速加工工藝編制中，應當對模具的幾何結構有著一個清晰的認識并對加工過程中所需要的各種刀具有著深入的了解，以便能夠對高速加工中所使用的刀具和加工工序進行合理的安排，并在加工工藝的編制中注意做好過切的防護及模具高速加工軌跡的連續(xù)性和光滑性。
在模具高速加工的過程中會涉及到多種刀具的應用，為確保模具高速加工的效率和安全性應當選用硬質合金刀具，硬質合金刀具具有良好的機械性和熱穩(wěn)定性，硬質合金刀具除了采用硬質合金材料制備外普遍在刀具的表面覆蓋有一層氮化鈦或是氮化鋁鈦材質的涂層，這一技術的應用使得硬質合金刀具在模具高速加工的過程中取得了良好的加工特性。在模具高速加工還需要注意做好對于刀具參數的選擇，以圓刀片和球頭銑刀為例，在刀具的選取中應當注意有效刀具直徑的選取，在模具高速加工刀具的使用中對于主副切削刃連接處應當修圓或是導角從而增大硬質合金刀具的刀尖角，避免在模具高速加工中刀尖處過熱磨損，對于模具高速加工所使用刀具的選取應當充分結合模具材料及加工工藝進行選取。在模具高速加工的過程中現今多采用的是硬質合金刀具，為增強刀具的使用壽命，在刀具的選取上在確保模具高速加工安全和加工要求前提下盡量縮短所使用刀具的懸伸，刀具刀體中央要具有良好的韌性以增強硬質合金刀具的剛性。在模具高速加工的過程中為確保模具高速加工的加工質量還應當注意做好對于夾具的選取，模具高速加工能夠極大縮短模具加工時間的同時也對加工工藝和加工方法提出了更高的要求，以某模具的加工為例，其在對模具進行高速加工時所耗時間僅為 1 小時，而對于模具的裝夾則需要耗費 30 分鐘以上，這種裝夾缺陷極大的影響了模具高速加工的加工效率，為提高模具高速加工的加工效率和加工質量可以通過使用夾具配合模具的加工方式，比如說在模具上加裝定位銷的方式來對其進行定位或是在夾具中加設直角邊基準的方式來實現模具的定位，通過上述方式在解決了模具高速加工中對于模具裝夾定位的問題外還能夠有效的提高模具的加工質量和加工效率。這是由于模具的加工精度減小和模具加工的后續(xù)累積誤差，通過對模具裝夾效率和裝夾精度的改善從而有效的提升了模具高速加工的加工效率和加工質量。
在高轉速方面，現今在高速加工設備中隨著電主軸設備的發(fā)展成熟，電機主軸的轉速也在飛快的提升，通過高轉速、高進給以及小直徑刀具的結合將會使得高速加工發(fā)揮出良好的加工效果。在模具的加工過程中為考慮加工效率問題應當盡量在高速加工設備上對模具進行一次加工成型，以降低模具粗、精加工之間因模具轉換所帶來的精度和加工效率以及加工設備等方面的問題。
在模具的加工過程中為考慮加工效率問題應當盡量在高速加工設備上對模具進行一次加工成型，以降低模具粗、精加工之間因模具轉換所帶來的精度和加工效率以及加工設備等方面的問題。為了使模具能夠在高速加工設備上完成對于模具的粗、精一體化加工，在高速加工的過程中應當盡量選擇高轉速和高扭矩的主軸電機從而使得不同直徑的刀具在主軸應用中更富有彈性。此外，在高速加工中做好刀具和刀柄的選配將會使得加工后的模具獲得較高的加工精度和表面光潔度，此外，還能夠有效的降低高加工的時間并提高模具的使用壽命。
3.2激光疊加技術的應用
上世紀八十年代，日本利用薄片疊加法制造出了拉伸膜，并于九十年代初，進一步推出了模具的激光疊加制造法，基于這一方法的模具制造原理為，利用激光對薄板進行切割操作，并將切割后的多層薄板疊加，使其形狀逐漸變化，進而獲得所需模具的三維形狀。目前，激光疊加技術在模具制造方面已進入到試用階段，基于這一技術制造的凹凸模具具有較高的質量，且切割厚度大都在 12mm 左右，加工尺寸的精度也高達 0.01m。在經過激光切割處理后，模具切口表層將產生一個 0.1-0.2mm 且硬度為 800HV 的硬化層，這一硬化層的主要作用為，對厚度為 1mm 的鋼板進行沖裁，而僅憑自冷硬化層便能夠完成對 1000 件 1mm 厚鋼板的沖壓。值得一提的是，如果在經過激光切割后再進行淬火操作，沖壓的數量可高達 3-5 萬件。對基于激光疊加的模具制造進行分析可知，因各個薄板間的連接較為簡單，因此，可借助疊加法來進一步制成沖模，進而降低成本并縮短生產周期，提高經濟效益。激光疊加技術在模具制造領域中的另一突出應用還體現在基于激光切割與模具 CAD 結合的 CAD/CAM 系統方面，利用這一系統，能夠實現板料切割的柔性制造，對于小批量、多品種的模具生產具有較強的適應性。
3.3快速成型制造技術的應用
快速成型制造技術是 20 世紀 80 年代末出現的一項制造技術，現階段，該技術已發(fā)展了十余種工藝形式，其中，以激光技術為依托的一類典型技術變式選擇性激光燒結技術。這一技術在模具制造中的應用方法為，將激光器作為能量源，借助紅外激光束使蠟、金屬、陶瓷和塑料等相關物質的粉末能夠均勻地在平面上燒結，在計算機控制下，賦予掃描器一定速度和能量密度，使其按照分層面的數據進行掃描。激光掃描的區(qū)域，粉末則會被燒結從而形成具有一定厚度的實體片層，而未被掃描的區(qū)域仍然以松散的粉末狀態(tài)呈現。此時，通過對物體截層厚度進行判斷來操作工作臺的升降，而后，當鋪粉滾筒將粉末予以鋪平后，方由激光器展開新一層的掃描。反復進行上述操作，直到將全部層面掃描為止。最后，將多余粉末予以去除，經過打磨烘干等相關處理后得到模具。
4提高模具加工精度的應對措施
做好模具機械加工中的精度提升可以從以下幾個方面入手：（1）做好對于機械加工工藝的優(yōu)化。（2）選用合適的機械加工輔助工具。（3）做好對于模具數控加工設備的精度優(yōu)化。加工工藝是模具加工質量的重要保證，在模具的機械加工過程中合理的選擇加工進給速度、加工進給量、刀具類型以及主軸轉速等的多項加工參數。模具機械加工設備的優(yōu)化主要是需要加強對于加工設備精度的調整以最大限度的降低加工設備的誤差對于模具機械加工精度的影響，從而確保模具的加工質量。在模具的機械加工中由于需要加工的機械種類眾多加之模具所使用的材質的不同，為確保模具的加工質量應當針對模具加工的實際具體情況對加工工藝及加工機械進行合理化的選取，通過選擇適當的加工手段，在確保模具加工質量的前提下最大限度的提升模具的加工效率。此外，為最大限度的降低人為因素對于模具加工質量的影響，需要加強對于模具機械加工人員的業(yè)務培訓，提升模具機械加工工作人員的機械水平。據統計，模具加工中所出現的加工誤差多數是由加工操作人員失誤所造成的。因此，在模具的機械加工中應當對人員的操作培訓引起足夠的重視。
結語
文章在分析模具加工質量各影響因素的基礎上對加工技術的特點以及其在模具加工應用中需要注意的問題進行了分析介紹。為確保模具的機械加工質量，應當積極做好各種新技術、新工藝的引進和應用，做好模具加工工藝的優(yōu)化，通過對模具加工中的加工設備、加工工藝以及材料等各個環(huán)節(jié)做好優(yōu)化，從而最大限度的提升模具的加工質量與加工效率。
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