模具制造技术的发展前景及对机床设备要求

当前，工业生产面临产品品种多、更新快和市场竞争激烈的挑战，为降低成本，提高企业竞争力，主机厂对模具制造技术革新和机床设备工装改造提出了新的要求。

热流道模具

模具工业直接为高新技术产业化服务，其自身又大量采用高新技术。显然，模具工业已成为高新技术产业的重要组成部分，两者之间互动频繁，相辅相成。深圳市模具技术学会副秘书长罗百辉表示，衡量模具产品水平的高低，主要依据其制造精度、表面粗糙度、复杂程度、使用寿命和制造周期等。尽管目前，我国机床工具行业已能提供成套的高精度加工设备，但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，机床刚性、稳定性、可靠性，刀具和附件的配套性及精度保持性等方面，和国外相比仍有一定差距。

模具制造技术的发展趋势

我国工业生产面临产品种类多、更新快和市场竞争激烈的挑战，模具制造必须满足交货期短、精度高、质量好、价格低等要求。深圳市模具技术学会副秘书长罗百辉认为，当前我国模具技术发展趋势主要体现在以下方面。

1.模具CAD/CAM/CAE技术全面普及

由於模具CAD/CAM技术已发展成为一项较成熟的共性技术，近年来此项技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度。有条件的企业应积极做好此项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。

2.快速原型制造及相关技术获得更好发展

快速原型制造（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。该技术可直接或间接用於模具制造，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术进一步发展的方向。

3.高速铣削加工得到更广泛应用

高速铣削加工与传统切削加工相比，还具有温升低、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。使用高速铣削，可缩短模具制造周期，降低成本。

4.模具高速扫描技术作用愈加显着

模具高速扫描及数字化系统在逆向工程中发挥了更大作用。高速扫描机和模具扫模系统已在我国200多个模具厂点得到应用，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，在很大程度上缩短了模具的研制制造周期。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。高速扫描机扫描速度最高可达3m/min。

5.电火花铣削加工技术将成发展趋势

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，它采用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板，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，预计这一技术将进一步得到发展。

6.超精加工和复合加工应用前景可期

随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将大有用武之地。

7.热流道技术开始推广

由於采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快，塑料模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年来已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。

8.气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺进一步发展

气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易於成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外已比较成熟，国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。

气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体（一般均采用氮气）注射成形两部分，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用於较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成形流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成形工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。

9.模具液压成形技术进一步开拓应用

液压成形工艺是模具涨形技术采用的一种工艺手段，过去在皮带轮等类似产品上应用颇广，现已拓展到汽车行业，用於零部件制造。该方法简化了模具结构和减少了副数，克服了常规成形过程中材料严重变薄的状况，提高产品质量的同时大幅降低了生产成本。但由於成形工艺的限制，对某些沿纵轴截面弯曲变化大的构件尚不适用。另外，把成形介质（高压油）传输到板材或管件之间的引入问题，也尚未得到很好的解决。因此，有待进一步发展该工艺，以在更多领域得到开拓应用。

10.模具标准化程度不断提高

我国模具标准化程度在不断提高，估计目前模具标准件使用覆盖率已达到35%左右国外发达国家一般约80%）。模具标准化工作必须进一步强化，模具标准化程度的提高必将利於模具标准件的生产和销售。

11.优质材料及先进表面处理技术受到重视

在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在10%—30%之间。因此选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。

12.模具研磨抛光向自动化、智能化方向发展

模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。此外，由於模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光方法，如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。

13.模具自动加工系统的研制和发展

随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特徵：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

14.微铣削技术将成为高速铣削的未来

微型系统、微型模具和微型铣削对於微型零件的大量生产都是新颖且令人激动的技术。微铣削（Micro-milling）使用非常小的刀具（直径小於0.1mm）并能获得非常小的曲面公差和高质量的曲面精度，通用的NC软件是不能达到这个精度的，所以制造商不得不面对以下巨大的挑战：零件变形，复杂程度增加，必须以极高的精度加工微小特徵的工件，以及使用微米级的特殊刀具。微铣削是高速铣削的未来，精通微精模具的公司将会拥有更强竞争力。

虚拟技术

15.虚拟技术得到发展

计算机和网络的发展正使虚拟技术成为可能。虚拟技术可以形成虚拟空间环境，实现虚拟合作设计、制造，合作研究开发，及至建立虚拟企业。

16.汽车车身模具制造技术促进行业整体水平提升

随着汽车朝着轻量化、高速、舒适、风格化发展，汽车车身模具要适应新型车身制造材料（如铝合金、塑料等），向着大型化、复杂化和高精度方向发展。为了更好的与车身生产相结合，模具生产部门除了模具设计制造外，还必须同时搞好开发、协调车身设计、样车制造、工艺设计等各个环节，模具企业整体素质和综合水平也因此得到提高。

工装改造装备高效优质模具

模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低成为国家创新能力的重要标志。模具制造装备是否精良直接关系到模具技术水平的高低。模具装备行业的发展促进了模具工业的进步，後者也对加工设备提出了更多要求。罗百辉指出，随着模具制造更趋精细化，随着高速、复合、智能、环保等成为当前世界机床制造的主流趋向，模具制造对装备、工艺提出了更高要求。要求数控机床满足高速、高动态精度、高刚性、热稳定性、高可靠性，网络化以及与之配套的控制系统均有个性化的特点，各种先进软件对机床整体运行实现开放性、兼容性。

当前机床设备制造企业围绕以下几方面进行了相应的工装改造，满足模具的精密化和自动化趋势的发展要求。

1.机床大型化

模具成型零件的日渐大型化和零件的高生产率要求一模多腔，致使模具日趋大型化，大吨位的大型模具可达100吨，一模几百腔、上千腔，要求模具加工设备具有大工作台，同时加大Y轴Z轴行程，且具有大承重、高刚性，高一致性。

2.机床刚性高

模具加工的模具钢材料硬度高，为了确保零件的加工精度和表面质量，用於模具制造的高速机床必须有很高的动、静刚度，以提高机床的定位精度、跟踪精度和抗振能力。

3.突出复合加工性能

对复杂型腔和多功能复合模具，随着制件形状的复杂化，必须要提高模具的设计制造水平，多种沟槽、多种材质在一套模具中成形或组装成组件的多功能复合模具，就要求加工编程程序量大，具有高深孔腔综合切削能力和高稳定性，提高了加工难度。

为了达到对3D曲面的高精度、高速度和高稳定性加工，多轴联动，有良好的深孔腔综合切削能力的机床采用了五轴联动加工中心，除了三个坐标的直线运动外，还有两个旋转坐标的进给运动。铣头或工作台可以多轴联动进行连续回转进给，从而适用於加工具有复杂型腔曲面的模具零件。

复合加工是模具加工的发展方向之一。虽然加工中心已能将许多机加工工序复合在一台机床上实现，但这仍不能完全适应模具加工，将机械加工与电、化学、超声波等不同原理加工方法进行复合，兼备两种以上工艺特点的复合加工在今後的模具制造中将有广阔的应用前景。

4.具有高速铣削能力

模具加工的精细化使高转速和大功率高速加工成为发展方向，高速铣削在模具加工中已显示了极大优越性。型腔和模具零件其他部件粗、精加工常常在工件一次装夹中完成，故主轴功率要大，中等尺寸模具铣床和加工中心的主轴功率常为10~40kW，有的甚至更高。高速铣削具有的可加工高硬材料、加工平稳、切削力小、工件升温变形小等诸多优点，也使得模具企业对高速加工日益重视。

5.动态精度高安全环保

高动态精度。机床的高刚性、热稳定性、高可靠性、高动态精度以及高品质的控制系统的配合实现了模具的三维曲面高精度加工。

加工技术与绿色产品技术的结合将在企业采购设备时纳入考虑范围内。电加工机床的辐射、介质选用将是安全、环保影响的因素，电火花铣削技术会在未来模具加工领域得到发展。

来源：价值中国 作者：罗百辉

　　版权及免责声明：凡本网所属版权作品，转载时须获得授权并注明来源“中国产业经济信息网”，违者本网将保留追究其相关法律责任的权力。凡转载文章，不代表本网观点和立场。版权事宜请联系：010-65363056。

延伸阅读