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材料成型及控制工程模具制造技术

摘要:模具是现代工业生产的重要基础,在现代工业制造行业当中技术含量高、附加值高,已经广泛应用到工业生产的各个领域,模具技术水平已经是衡量国家工业制造水平的重要标志,很大程度上决定了产品质量、效益。而材料成型与控制工程主要研究材料结构的改变方式、材料性能提升的方法、材料表面形状的改变方式,这些内容都与模具制造有较为密切的联系,材料成型与控制工程是我国经济发展的重要技术支持,模具作为各项制造工业的基础,其制造技术会对工业制造质量、工艺等关键因素产生影响,两者的结合能够迸发出不可估量的价值。文章对材料成型以及控制工程模具制造技术进行简单分析。

关键词:材料成型与控制工程;模具制造;产品设计;材料加工

1模具工业的发展状况和发展方向

1.1模具工业的发展状况

模具是对原料进行加工,并赋予其精准的构型、尺寸的加工工具,用于批量、高效地生产工业产品零部件,根据加工对象、工艺的差异,模具可分为冲压、塑料、铸造、锻压、橡胶、粉末冶金、拉丝、无机材料成型等多种类型,其中最为主要的模具包括冲压、塑料、铸造、锻压、橡胶五类模具。随着现代制造业的发展规模不断扩大,模具的应用日渐广泛,汽车、电子、仪器、家电、建材等产品中大量的零部件都需要依靠模具进行加工。作为装备制造业的重要组分,与各项产业的关联度较高,也是产业升级、技术进步的根本保障,其可以带动产业的比例能够达到1∶100,也就是说模具工业发展出一亿元的产值,就能带动相关产业发展出一百亿元的产值[1]。近年来,随着我国汽车工业、电子信息、家电建材、机械行业的高速发展,我国模具产业实现快速增长,模具行业销售总额自2009年的980亿到2016年的1840亿,年复合增长率达到9.58%。根据我国模具工业协会编制的《中国模具工业年鉴(2012)》,2008-2011年度模具销售额中塑料模具占比最大,约占45%;冲压模具约占37%;铸造模具约占9%;其他各类模具共计约9%。当前,我国中低端的模具供过于求,高技术含量模具自给率较低,仍旧大量依靠进口才能获取,自2009年开始,每年进口模具约20亿美元,出口模具多是中低端类型。

1.2模具制造技术发展方向

1.2.1自动化

模具制造向自动化的趋势发展的过程中,将人机一体技术、集成技术、系统技术等进行融合,满足当前市场对模具制造秩序化、科技化、人性化、一体化的要求。模具的自动化生产大大提升了模具生产效率、质量,推动模具制造工艺进步,将其由单一功能向集合多功能的方向转变,获取了较高的灵活性,同时降低了生产成本[2]。

1.2.2绿色化

经济的飞速发展、工业的日渐发达,对环保的要求也越来越高。当前,国家在努力推行绿色节能、低碳环保,社会对环保的关注度日渐提升,各类工业制造过程中的绿色产品越来越多,而模具制造业也不能脱离这种趋势,所以,模具制造业的绿色化发展是一种必然趋势,朝绿色化方向前进,是为了减少对环境的影响与破坏,同时高效利用资源,与社会可持续发展要求相吻合。

1.2.3数字化

模具制造业的发展核心是数字化,一系列的图纸、数据、知识等都是以数字形式存在,需要借助网络技术来进行共享、传递,借助数字化技术对信息进行收集、整理、分析、处理,在各类先进的数字化技术辅助下,获取想要的信息和直观的印象,同时制造业与客户的交流可以通过网络进行互补,第一时间获取客户需求,并投入研发、制造。

1.3材料成型与控制工程概述

材料成型与控制工程主要是研究材料方面的内容,包括其结构变化、性能提升、形状改变等几方面内容,并且考虑材料热加工过程中所受的技术因素影响状况,是将材料形成产品的重要理论和方法。在材料成型及控制工程的研究过程中通过热加工改变材料结构、性能、形状的过程中,需要解决成型工艺、设备等问题,并研究相应的模具设计制造理论、方法、材料等方面。

2材料成型与控制工程模具制造技术具体分析

2.1以金属材料为基础的制造技术

2.1.1一次性成型技术

一次性成型技术分为材料挤压、拉拔、轧制三种技术类型。其中挤压是将材料放置在模具中加压,使之发生形变获取与模具尺寸一致的工件,加工完成后其塑性好、不易变形;拉拔是将材料放置在模具中,对材料端部施加拉力,造成一定程度的形变,获得与模具尺寸一致的工件,加工时阻力相对较小,对材料塑性要求高;轧制是将材料通过旋转轧辊发生塑性形变,获得所需的形状和尺寸[3]。

2.1.2二次加工技术

二次加工的技术方法有多种,如铸造、冲压、旋压、焊接等,都是二次加工的技术方式。其中,铸造将材料放置在模具中加压,使之发生形变获取与模具尺寸一致的工件,加工过程中变形阻力大,能加工辅助工件,适应批量生产;冲压将材料放置在模具中受压力机施加的压力,发生塑性形变,获取相应工件;旋压将材料压紧在旋转的模具上随芯模旋转,借助离心力对材料施加压力发生塑性形变,获取满足标准的工件,旋压过程中,材料受到压力小,能适应多种尺寸工件的加工,对模具的要求不高,但是生产效率较低;焊接是对工件加热或加压,使元件结合在一起,可以根据加工要求选择不同的焊接方式。

2.1.3以非金属材料为基础的制造技术

2.1.3.1注射成型技术

非金属材料制作与控制并不是一蹴而就形成的,其中涉及多种技术方法,注射成型作为其中的一种应用较多。注射成型技术中通过对材料加热升温,使机器内部基础材料变为液态,再加入高压力性材料,溶化后的材料注入模具,等待一段时间,待器件冷却获取,其生产效率高,适用于自动化、机械化程度高的系统,能生产结构复杂的零部件,适应于流水线生产。

2.1.3.2挤出成型技术

挤出成型技术通过物理方式将材料挤出,系统中的旋塞、螺杆起到重要作用,通过旋塞挤压、螺杆切割,对材料进行融化融合,并在外部施加压力穿过模具,冷却凝固后获得所需件,挤出成型技术可以提供良好的动力、整体生产效率较高,能够有效保证产品质量,整体成本较低。

2.1.3.3其他技术

除了注射成型技术、挤出成型技术以外,还有另外的技术类型。如,将基础材料放置于密封模具中,再提升压力,借助固体化技术进行辅助,实现材料完整成型。这种方式在一个完整的工作流程下可以生产大量的零部件,成品形态规定,能有效克服收缩性零部件缺陷和变形通病,整体性能较为优异,但是其生产制作周期较长、效率较低,造成这种方式的推广使用。

2.1.3.4提升模具加工精度的相应措施

(1)优化机械加工工艺。工艺是模具加工质量的基本保证,模具加工过程中,选择合理的进给速度、进给量、刀具类型、主轴转速等关键加工参数能够有力保障加工质量。(2)选择适宜的加工辅助工具。要加强对模具机械加工设备精度的调整,从根本上降低设备误差,提升加工精度,在模具的机械加工中需要的机械种类众多,模具所使用材质存在差异,为确保模具加工质量应针对模具加工实际情况对加工工艺、机械进行合理选择,在确保模具加工质量的前提下最大限度地提升模具的加工效率。(3)优化加工设备精度控制。最大限度降低人为因素对于模具加工质量的影响,加强对加工人员的业务培训,提升加工人员的业务水平。模具加工中出现的加工误差多是由操作人员失误造成的。因此,必须重视人员的操作培训。

2.2材料加工成型技术的未来发展方向

(1)精准的材料成型加工技术:当前已经大批量的应用,特别是在汽车制造过程中,此类技术应用非常广泛[4]。(2)自由成型快速加工技术:当前市场背景下,产品研发速度和效率受到越来越多的关注,模具制造企业必须充分顺应时代发展需求,创新各类加工技术,而自由成型快速加工技术就是其中一种。(3)材料加工制作仿真模拟以往的实验和理论方式无法紧跟时代和市场发展需求,在材料加工过程中采用加工仿真、模拟能够获取比实验更为深刻的数据和分析,材料加工制作仿真模拟技术能够更好的适应此类需求[5]。

3结语

材料成型与控制工程模具制造技术作为模具制造业的重要手段和基础,其发展对于国民经济、社会发展具有非常重要的推动作用。随着当前科学技术的不断发展,技术在人们生产生活领域扮演的角色也越来越重要,而且模具制造企业要想获取发展壮大的机会,必须加大科学技术的研发速度,将其作为企业第一生产力,而材料成型与控制工程模具制造技术作为顺应社会发展的一种表现,只有通过不断发展创新才能辅助企业获取更高的经济和社会效益。

参考文献

[1]陈红.材料成型与控制工程模具制造技术分析[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2017(3):131-132.

[2]周慧涛.快速模具制造技术发展现状与趋势展望[J].锻压装备与制造技术,2015,50(3):114-115.

[3]刘天骄,王永军,宣娟娟,等.低成本钣金成形模具技术[J].航空制造技术,2012(8):49-52.

[4]余小员.材料成型与控制工程模具制造的工艺技术研究[J].世界有色金属,2017(1):142,144.

[5]鲍振博,陈静,高殿斌.先进制造技术在模具制造工业中的发展[J].机电一体化,2004(5):10-13.

作者:庞远清 单位:广西南南铝加工有限公司

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