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)的各個領(lǐng)域，模具技術(shù)水平已經(jīng)是衡量國家工業(yè)制造水平的重要標志，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經(jīng)濟發(fā)展的重要技術(shù)支持，模具作為各項制造工業(yè)的基礎(chǔ)，其制造技術(shù)會對工業(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)出不可估量的價值。文章對材料成型以及控制工程模具制造技術(shù)進行簡單分析。

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

1模具工業(yè)的發(fā)展狀況和發(fā)展方向

1.1模具工業(yè)的發(fā)展狀況

模具是對原料進行加工，并賦予其精準的構(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、無機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行加工。作為裝備制造業(yè)的重要組分，與各項產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度較高，也是產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)進步的根本保障，其可以帶動產(chǎn)業(yè)的比例能夠達到1∶100，也就是說模具工業(yè)發(fā)展出一億元的產(chǎn)值，就能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展出一百億元的產(chǎn)值[1]。近年來，隨著我國汽車工業(yè)、電子信息、家電建材、機械行業(yè)的高速發(fā)展，我國模具產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速增長，模具行業(yè)銷售總額自2009年的980億到2016年的1840億，年復合增長率達到9.58%。根據(jù)我國模具工業(yè)協(xié)會編制的《中國模具工業(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%；其他各類模具共計約9%。當前，我國中低端的模具供過于求，高技術(shù)含量模具自給率較低，仍舊大量依靠進口才能獲取，自2009年開始，每年進口模具約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自動化

模具制造向自動化的趨勢發(fā)展的過程中，將人機一體技術(shù)、集成技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)等進行融合，滿足當前市場對模具制造秩序化、科技化、人性化、一體化的要求。模具的自動化生產(chǎn)大大提升了模具生產(chǎn)效率、質(zhì)量，推動模具制造工藝進步，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，同時降低了生產(chǎn)成本[2]。

1.2.2綠色化

經(jīng)濟的飛速發(fā)展、工業(yè)的日漸發(fā)達，對環(huán)保的要求也越來越高。當前，國家在努力推行綠色節(jié)能、低碳環(huán)保，社會對環(huán)保的關(guān)注度日漸提升，各類工業(yè)制造過程中的綠色產(chǎn)品越來越多，而模具制造業(yè)也不能脫離這種趨勢，所以，模具制造業(yè)的綠色化發(fā)展是一種必然趨勢，朝綠色化方向前進，是為了減少對環(huán)境的影響與破壞，同時高效利用資源，與社會可持續(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)、知識等都是以數(shù)字形式存在，需要借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進行共享、傳遞，借助數(shù)字化技術(shù)對信息進行收集、整理、分析、處理，在各類先進的數(shù)字化技術(shù)輔助下，獲取想要的信息和直觀的印象，同時制造業(yè)與客戶的交流可以通過網(wǎng)絡(luò)進行互補，第一時間獲取客戶需求，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程中通過熱加工改變材料結(jié)構(gòu)、性能、形狀的過程中，需要解決成型工藝、設(shè)備等問題，并研究相應(yīng)的模具設(shè)計制造理論、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，加工時阻力相對較小，對材料塑性要求高；軋制是將材料通過旋轉(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)，借助離心力對材料施加壓力發(fā)生塑性形變，獲取滿足標準的工件，旋壓過程中，材料受到壓力小，能適應(yīng)多種尺寸工件的加工，對模具的要求不高，但是生產(chǎn)效率較低；焊接是對工件加熱或加壓，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)中通過對材料加熱升溫，使機器內(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，等待一段時間，待器件冷卻獲取，其生產(chǎn)效率高，適用于自動化、機械化程度高的系統(tǒng)，能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復雜的零部件，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，通過旋塞擠壓、螺桿切割，對材料進行融化融合，并在外部施加壓力穿過模具，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)進行輔助，實現(xiàn)材料完整成型。這種方式在一個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、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，模具加工過程中，選擇合理的進給速度、進給量、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。要加強對模具機械加工設(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，在模具的機械加工中需要的機械種類眾多，模具所使用材質(zhì)存在差異，為確保模具加工質(zhì)量應(yīng)針對模具加工實際情況對加工工藝、機械進行合理選擇，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于模具加工質(zhì)量的影響，加強對加工人員的業(yè)務(wù)培訓，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。

2.2材料加工成型技術(shù)的未來發(fā)展方向

（1）精準的材料成型加工技術(shù)：當前已經(jīng)大批量的應(yīng)用，特別是在汽車制造過程中，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)：當前市場背景下，產(chǎn)品研發(fā)速度和效率受到越來越多的關(guān)注，模具制造企業(yè)必須充分順應(yīng)時展需求，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驗和理論方式無法緊跟時代和市場發(fā)展需求，在材料加工過程中采用加工仿真、模擬能夠獲取比實驗更為深刻的數(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

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)展對于國民經(jīng)濟、社會發(fā)展具有非常重要的推動作用。隨著當前科學技術(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越重要，而且模具制造企業(yè)要想獲取發(fā)展壯大的機會，必須加大科學技術(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)社會發(fā)展的一種表現(xiàn)，只有通過不斷發(fā)展創(chuàng)新才能輔助企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

[1]陳紅.材料成型與控制工程模具制造技術(shù)分析[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2017（3）：131-132.

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[3]劉天驕，王永軍，宣娟娟，等.低成本鈑金成形模具技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2012（8）：49-52.

[4]余小員.材料成型與控制工程模具制造的工藝技術(shù)研究[J].世界有色金屬，2017（1）：142，144.

[5]鮑振博，陳靜，高殿斌.先進制造技術(shù)在模具制造工業(yè)中的發(fā)展[J].機電一體化，2004（5）：10-13.

作者:龐遠清 單位:廣西南南鋁加工有限公司