材料成型及控制工程模具制造技術(shù)

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摘要：模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，在現(xiàn)代工業(yè)制造行業(yè)當(dāng)中技術(shù)含量高、附加值高，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，模具技術(shù)水平已經(jīng)是衡量國(guó)家工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志，很大程度上決定了產(chǎn)品質(zhì)量、效益。而材料成型與控制工程主要研究材料結(jié)構(gòu)的改變方式、材料性能提升的方法、材料表面形狀的改變方式，這些內(nèi)容都與模具制造有較為密切的聯(lián)系，材料成型與控制工程是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)支持，模具作為各項(xiàng)制造工業(yè)的基礎(chǔ)，其制造技術(shù)會(huì)對(duì)工業(yè)制造質(zhì)量、工藝等關(guān)鍵因素產(chǎn)生影響，兩者的結(jié)合能夠迸發(fā)出不可估量的價(jià)值。文章對(duì)材料成型以及控制工程模具制造技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

關(guān)鍵詞：材料成型與控制工程；模具制造；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；材料加工

1模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展方向

1.1模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r

模具是對(duì)原料進(jìn)行加工，并賦予其精準(zhǔn)的構(gòu)型、尺寸的加工工具，用于批量、高效地生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品零部件，根據(jù)加工對(duì)象、工藝的差異，模具可分為沖壓、塑料、鑄造、鍛壓、橡膠、粉末冶金、拉絲、無(wú)機(jī)材料成型等多種類型，其中最為主要的模具包括沖壓、塑料、鑄造、鍛壓、橡膠五類模具。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，模具的應(yīng)用日漸廣泛，汽車、電子、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中大量的零部件都需要依靠模具進(jìn)行加工。作為裝備制造業(yè)的重要組分，與各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度較高，也是產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的根本保障，其可以帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的比例能夠達(dá)到1∶100，也就是說(shuō)模具工業(yè)發(fā)展出一億元的產(chǎn)值，就能帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出一百億元的產(chǎn)值[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)、電子信息、家電建材、機(jī)械行業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，模具行業(yè)銷售總額自2009年的980億到2016年的1840億，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到9.58%。根據(jù)我國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)編制的《中國(guó)模具工業(yè)年鑒（2012）》，2008-2011年度模具銷售額中塑料模具占比最大，約占45%；沖壓模具約占37%；鑄造模具約占9%；其他各類模具共計(jì)約9%。當(dāng)前，我國(guó)中低端的模具供過(guò)于求，高技術(shù)含量模具自給率較低，仍舊大量依靠進(jìn)口才能獲取，自2009年開(kāi)始，每年進(jìn)口模具約20億美元，出口模具多是中低端類型。

1.2模具制造技術(shù)發(fā)展方向

1.2.1自動(dòng)化

模具制造向自動(dòng)化的趨勢(shì)發(fā)展的過(guò)程中，將人機(jī)一體技術(shù)、集成技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)等進(jìn)行融合，滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)模具制造秩序化、科技化、人性化、一體化的要求。模具的自動(dòng)化生產(chǎn)大大提升了模具生產(chǎn)效率、質(zhì)量，推動(dòng)模具制造工藝進(jìn)步，將其由單一功能向集合多功能的方向轉(zhuǎn)變，獲取了較高的靈活性，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本[2]。

1.2.2綠色化

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、工業(yè)的日漸發(fā)達(dá)，對(duì)環(huán)保的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前，國(guó)家在努力推行綠色節(jié)能、低碳環(huán)保，社會(huì)對(duì)環(huán)保的關(guān)注度日漸提升，各類工業(yè)制造過(guò)程中的綠色產(chǎn)品越來(lái)越多，而模具制造業(yè)也不能脫離這種趨勢(shì)，所以，模具制造業(yè)的綠色化發(fā)展是一種必然趨勢(shì)，朝綠色化方向前進(jìn)，是為了減少對(duì)環(huán)境的影響與破壞，同時(shí)高效利用資源，與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求相吻合。

1.2.3數(shù)字化

模具制造業(yè)的發(fā)展核心是數(shù)字化，一系列的圖紙、數(shù)據(jù)、知識(shí)等都是以數(shù)字形式存在，需要借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行共享、傳遞，借助數(shù)字化技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行收集、整理、分析、處理，在各類先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)輔助下，獲取想要的信息和直觀的印象，同時(shí)制造業(yè)與客戶的交流可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互補(bǔ)，第一時(shí)間獲取客戶需求，并投入研發(fā)、制造。

1.3材料成型與控制工程概述

材料成型與控制工程主要是研究材料方面的內(nèi)容，包括其結(jié)構(gòu)變化、性能提升、形狀改變等幾方面內(nèi)容，并且考慮材料熱加工過(guò)程中所受的技術(shù)因素影響狀況，是將材料形成產(chǎn)品的重要理論和方法。在材料成型及控制工程的研究過(guò)程中通過(guò)熱加工改變材料結(jié)構(gòu)、性能、形狀的過(guò)程中，需要解決成型工藝、設(shè)備等問(wèn)題，并研究相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)制造理論、方法、材料等方面。

2材料成型與控制工程模具制造技術(shù)具體分析

2.1以金屬材料為基礎(chǔ)的制造技術(shù)

2.1.1一次性成型技術(shù)

一次性成型技術(shù)分為材料擠壓、拉拔、軋制三種技術(shù)類型。其中擠壓是將材料放置在模具中加壓，使之發(fā)生形變獲取與模具尺寸一致的工件，加工完成后其塑性好、不易變形；拉拔是將材料放置在模具中，對(duì)材料端部施加拉力，造成一定程度的形變，獲得與模具尺寸一致的工件，加工時(shí)阻力相對(duì)較小，對(duì)材料塑性要求高；軋制是將材料通過(guò)旋轉(zhuǎn)軋輥發(fā)生塑性形變，獲得所需的形狀和尺寸[3]。

2.1.2二次加工技術(shù)

二次加工的技術(shù)方法有多種，如鑄造、沖壓、旋壓、焊接等，都是二次加工的技術(shù)方式。其中，鑄造將材料放置在模具中加壓，使之發(fā)生形變獲取與模具尺寸一致的工件，加工過(guò)程中變形阻力大，能加工輔助工件，適應(yīng)批量生產(chǎn)；沖壓將材料放置在模具中受壓力機(jī)施加的壓力，發(fā)生塑性形變，獲取相應(yīng)工件；旋壓將材料壓緊在旋轉(zhuǎn)的模具上隨芯模旋轉(zhuǎn)，借助離心力對(duì)材料施加壓力發(fā)生塑性形變，獲取滿足標(biāo)準(zhǔn)的工件，旋壓過(guò)程中，材料受到壓力小，能適應(yīng)多種尺寸工件的加工，對(duì)模具的要求不高，但是生產(chǎn)效率較低；焊接是對(duì)工件加熱或加壓，使元件結(jié)合在一起，可以根據(jù)加工要求選擇不同的焊接方式。

2.1.3以非金屬材料為基礎(chǔ)的制造技術(shù)

2.1.3.1注射成型技術(shù)

非金屬材料制作與控制并不是一蹴而就形成的，其中涉及多種技術(shù)方法，注射成型作為其中的一種應(yīng)用較多。注射成型技術(shù)中通過(guò)對(duì)材料加熱升溫，使機(jī)器內(nèi)部基礎(chǔ)材料變?yōu)橐簯B(tài)，再加入高壓力性材料，溶化后的材料注入模具，等待一段時(shí)間，待器件冷卻獲取，其生產(chǎn)效率高，適用于自動(dòng)化、機(jī)械化程度高的系統(tǒng)，能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，適應(yīng)于流水線生產(chǎn)。

2.1.3.2擠出成型技術(shù)

擠出成型技術(shù)通過(guò)物理方式將材料擠出，系統(tǒng)中的旋塞、螺桿起到重要作用，通過(guò)旋塞擠壓、螺桿切割，對(duì)材料進(jìn)行融化融合，并在外部施加壓力穿過(guò)模具，冷卻凝固后獲得所需件，擠出成型技術(shù)可以提供良好的動(dòng)力、整體生產(chǎn)效率較高，能夠有效保證產(chǎn)品質(zhì)量，整體成本較低。

2.1.3.3其他技術(shù)

除了注射成型技術(shù)、擠出成型技術(shù)以外，還有另外的技術(shù)類型。如，將基礎(chǔ)材料放置于密封模具中，再提升壓力，借助固體化技術(shù)進(jìn)行輔助，實(shí)現(xiàn)材料完整成型。這種方式在一個(gè)完整的工作流程下可以生產(chǎn)大量的零部件，成品形態(tài)規(guī)定，能有效克服收縮性零部件缺陷和變形通病，整體性能較為優(yōu)異，但是其生產(chǎn)制作周期較長(zhǎng)、效率較低，造成這種方式的推廣使用。

2.1.3.4提升模具加工精度的相應(yīng)措施

（1）優(yōu)化機(jī)械加工工藝。工藝是模具加工質(zhì)量的基本保證，模具加工過(guò)程中，選擇合理的進(jìn)給速度、進(jìn)給量、刀具類型、主軸轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵加工參數(shù)能夠有力保障加工質(zhì)量。（2）選擇適宜的加工輔助工具。要加強(qiáng)對(duì)模具機(jī)械加工設(shè)備精度的調(diào)整，從根本上降低設(shè)備誤差，提升加工精度，在模具的機(jī)械加工中需要的機(jī)械種類眾多，模具所使用材質(zhì)存在差異，為確保模具加工質(zhì)量應(yīng)針對(duì)模具加工實(shí)際情況對(duì)加工工藝、機(jī)械進(jìn)行合理選擇，在確保模具加工質(zhì)量的前提下最大限度地提升模具的加工效率。（3）優(yōu)化加工設(shè)備精度控制。最大限度降低人為因素對(duì)于模具加工質(zhì)量的影響，加強(qiáng)對(duì)加工人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提升加工人員的業(yè)務(wù)水平。模具加工中出現(xiàn)的加工誤差多是由操作人員失誤造成的。因此，必須重視人員的操作培訓(xùn)。

2.2材料加工成型技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

（1）精準(zhǔn)的材料成型加工技術(shù)：當(dāng)前已經(jīng)大批量的應(yīng)用，特別是在汽車制造過(guò)程中，此類技術(shù)應(yīng)用非常廣泛[4]。（2）自由成型快速加工技術(shù)：當(dāng)前市場(chǎng)背景下，產(chǎn)品研發(fā)速度和效率受到越來(lái)越多的關(guān)注，模具制造企業(yè)必須充分順應(yīng)時(shí)展需求，創(chuàng)新各類加工技術(shù)，而自由成型快速加工技術(shù)就是其中一種。（3）材料加工制作仿真模擬以往的實(shí)驗(yàn)和理論方式無(wú)法緊跟時(shí)代和市場(chǎng)發(fā)展需求，在材料加工過(guò)程中采用加工仿真、模擬能夠獲取比實(shí)驗(yàn)更為深刻的數(shù)據(jù)和分析，材料加工制作仿真模擬技術(shù)能夠更好的適應(yīng)此類需求[5]。

3結(jié)語(yǔ)

材料成型與控制工程模具制造技術(shù)作為模具制造業(yè)的重要手段和基礎(chǔ)，其發(fā)展對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展具有非常重要的推動(dòng)作用。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)在人們生產(chǎn)生活領(lǐng)域扮演的角色也越來(lái)越重要，而且模具制造企業(yè)要想獲取發(fā)展壯大的機(jī)會(huì)，必須加大科學(xué)技術(shù)的研發(fā)速度，將其作為企業(yè)第一生產(chǎn)力，而材料成型與控制工程模具制造技術(shù)作為順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的一種表現(xiàn)，只有通過(guò)不斷發(fā)展創(chuàng)新才能輔助企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者:龐遠(yuǎn)清 單位:廣西南南鋁加工有限公司