浅谈模具技术的发展

但红旭

摘要：随着计算机和虚拟技术的发展，许多新兴技术在模具设计、模具制造中应用越来越广泛，模具技术也向着科技化、模拟化、高精度、精加工、高性能材料的方向发展。模具技术的高科技含量越来越高，从模具产品中越来越体现出设计水平和制造水平的技术进步与创新。

关键词：模具;冷镦;技术应用

引言

随着科技和计算机的高速发展，许多高新技术、高效技术也在模具设计、模具制造中得到广泛的应用，模具技术也向着科技化、模拟化、高精度、精加工、高性能材料的方向发展。下面就模具技术的发展谈谈我的看法：

1、模具设计技术应用

我国模具CAD/CAM技术开始于20世纪70年代末，与国外相比尚有一段距离，但目前也趋于成熟，并在模具生产企业得到广泛应用。特别是20世纪80年代后期，我国进入了CAD/CAM技术迅猛发展的时期，各大院校和科研单位不仅自主研发适合国情、专业化极强的CAD/CAM实用系统，也引进国外先进CAD/CAM，同时在国外的CAD/CAM系统之上进行二次开发。

经过这十几年的发展，我国模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。在政府的大力支持下先后出现了一批先進的模具CAD/CAM示范企业，高校和企业也培养了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。但总的来说，我国目前模具CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。

随着有限元技术的快速发展，早在上世纪80年代，国内就有一批科研单位和高校投入有限元技术的研究、开发和应用中。在此背景下，国内相继取得了可喜的成绩。

实践证明，模具CAD/CAM技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM技术的条件已经成熟。随着CAD/CAM的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用;加大技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。有条件的企业应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP、PDM、CIMS、VR，逐步深化和提高。用于模具设计制造的计算机软件，将向专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化方向发展。

2、快速原型制造技术运用

快速原型制造技术（Rapid Prototyping Manufacturing， RPM） 在20世纪80年代后期源于美国，是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。RPM是机械工程、计算机技术、数控技术以及材料科学等技术的集成，它能将已具数学几何模型的设计迅速、自动地物化为具有一定结构和功能的原型或零件。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件CAD模型，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。

RPM技术获得零件的途径不同于传统的材料去除或材料变形方法，而是在计算机控制下，基于离散/堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看，零件可视为由点、线或面的叠加而成，即从CAD模型中离散得到点、面的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，转化为相应的指令传输给数控系统，通过激光束或其他方法使材料逐层堆积而形成原型或零件，无需经过模具设计制作环节，极大地提高了生产效率，大大降低生产成本，特别是极大地缩短生产周期。

快速原型制造技术朝着工业化、产业化方向迈进。完善制造工艺、系统与 CAD 等软件的接口，制定统一的数据交换标准 ，进一步提高成型速度和精度 ，降低系统价格和运行成本 ，开发出满足工程要求的材料和扩大应用领域等都是人们关注的焦点。RPM 技术是一项高新技术，对模具行业乃至整个社会的发展有着革命性意义，有着广阔的发展潜力。

3、高速铣削加工应用

高速铣削加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在模具制造、航天、汽车、光电工程和仪器仪表等行业中获得越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。

国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000转/分，快速进给速度可达到30-40转/分钟，加速度可达1米/秒2，换刀时间可提高到1-2秒。这样就大幅度提高了加工效率，并可获得Ra≤0.8μm的加工表面粗糙度。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。高速切削加工与传统切削加工相比还具有温度变化小、热变形小等优点。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。高速铣削必须与相应的软件、加工工艺、刀具及其夹紧头相配合。高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的发展，特别是对大型型腔模具制造注入了新的活力。

高速加工中心是一种高技术的集成产品，是机、电、液、气及刀具等各技术领域发展的综合反映，它们既相互促进又相互制约，如加工中心高速技术的发展就要求数控系统提高运算速度，从32位提升到64位，分辨率的提高促进了机床定位精度的提高，生产效率的提高就要求提高主轴转速和进给速度，这就促进了电主轴和直线电机的发展，同样近年来刀具技术的发展有力地支持了机床高速化的发展，使提高切削速度成为可能。而机床高速化也推动了刀具技术的发展。

4、模具扫描应用

高速扫描机和模具扫描系统，已在我国很多家模具厂得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，采集的数据通过软件可自动生成各种不同数控系统的加工程序及不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。高速扫描机扫描速度最高可达3米/分钟，大大缩短了模具制造周期。

由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在不久的未来将发挥更大的作用。逆向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。

5、电火花技术应用

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

结语

模具工业在装备制造业中的地位与作用是众所周知的，模具工业技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。用模具制造的零件表现出来的高效率、高精度、高复杂性、低消耗和低成本是任何其他方法无法比拟的。

参考文献

1、 卢险峰.冲压工艺模具学.机械工业出版社.1998

2、 龚茂良.紧固件冷挤压技术及应用.社会科学文献出版社.2013