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【摘 要】我国“十二五”模具行业发展规划对我国模具工业的现状进行了分析,并提出了模具工业的发展目标及主要任务,为此本文探讨了先进制造技术在模具制造中的应用.
【关 键 词】模具现状制造技术发展
模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备,其生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体,既是高新技术载体,又是高新技术产品.主要用于高效大批量生产工业产品中的有关部件和制件,其产业关联度高,技术、资金密集,是制造业各有关行业产业升级和技术进步的重要保障.
1模具工业的现状及差距
随着时代的进步和科技的发展,过去长期依赖钳工、以钳工为核心的粗放型作坊式的生产管理模式,正逐渐被以技术为依托、以设计为中心的集约型现代化生产管理模式所替代；模具产品的传统概念也正被模具是高新技术产品的概念所替代.数控技术已把工人从繁重的体力劳动中解放出来,CAD/CAM/CAE软件已把模具技术人员从繁重的脑力劳动中解放出来.目前模具总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%.
我国模具工业处于世界中等水平,与国际先进水平相比,仍有大约10年以上的差距,模具加工在线测量和计算机辅助测量及企业管理的差距在15年以上.主要表现为：模具使用寿命低30%～50%（精冲模寿命一般只有国外先进水平的1/3左右）,生产周期长30%一50%,质量可靠性与稳定性较差,制造精度和标准化程度较低,等等.与此同时,我国在研发能力、人员素质、对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面也存在较大差距,因此造成在模具新领域的开拓和新产品的开发上较慢,目前我国中低档模具已供过于求,而以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高技术含量模具自给率还较低,只有60%左右,有很大一部分依靠进口.我们还处于以向先进国家跟踪学习为主的阶段,创新不够,尚未到达信息化生产管理和创新发展阶段.
2模具先进制造技术
2.1电火花加工
电火花加工（EDM）也称放电加工或电蚀加工,其基本原理是利用工件和工具电极之间所产生的火花放电现象.在火花放电的瞬间,会产生约一万度的高温,从而使金属熔化、汽化而被去除,不断的火花放电,就会不断的蚀去金属,最终达到加工成型的目的.在特种加工中,电火花加工的应用最为广泛,尤其在模具制造业有着极为重要的地位.
电火花加工主要应用于模具中型孔、型腔的加工.
（1）电火花穿孔成型加工：主要用于型腔加工（加工各类型腔模及各种复杂的型腔零件）和穿孔加工（加工各种冲模,挤压模、粉末冶金模、各种异型孔及微孔等）,约占电火花加工总数的30%.
（2）电火花线切割加工：主要用于切割各种冲模和具有直纹面的零件；下料、截割和窄缝加工,约占电火花加工总数的60%.
还有电火花内孔、外圆和成型磨削,电火花同步共轭回转加工,电火花高速小孔加工,电火花表面强化刻字等.
电火花加工属于非接触加工,因此加工中无宏观切削力.故适用于薄壁、低刚度工件和微细结构的加工.由于可以简单地将工具电极的形状比较简单的复制在工件上,特别适合于复杂的型孔和型腔加工.采用数控技术,可以将形状比较简单的工具电极加工出复杂形状的型腔.
电火花型腔加工主要用于注射模、压铸模和热锻模等模具的型腔成形.为了节省加工时间,经常采用切削加工和电火花加工相结合的方法.即在模具淬火之前将型腔的主要材料用切削加工的方法切除,淬火后,再采用电加工的方法最后成形.虽然有时零件不需要淬火,也可以采用类似的方法.采用高速数控铣削时,这种方法十分常见,并在生产中逐渐演变成电火花成型加工的竞争对象.
2.2高速切削加工
由于模具大多是由高硬度、耐磨损的合金材料并经过热处理来制造,加工难度大.以往广泛采用电火花加工成型,但电极的设计制造本身也是一个费时费力的工艺过程.同时电火花是一种靠放电烧蚀的微切削加工方式,生产效率极低.用高速切削代替电火花加工是加快模具开发速度,提高模具制造质量的一条崭新的途径.
（1）加工电极.应用高速切削技术加工电极,对电火花加工效率的提高起到了很大作用.用户可以用同样的CNC程序进行电极的粗、精加工,并获得很高的表面质量和精度,大大减少了对电极和模具的后续加工,从而提高多次成型的重复精度,并能大幅度地降低成本.
（2）直接加工淬硬的模具.由于新型刀具材料（如PCD、CBN、金属陶瓷等）的出现,HSC可以加工硬度达到60HRC,甚至硬度更高的工件材料.加工淬硬后的模具,其高速切削的材料可与电火花加工相媲美,甚至更优,不但节省了电极制造,而且在加工时间相同的情况下可以获得更好的表面质量.
（3）样件的快速成型.用高速切削技术加工如塑料和铝合金等易加工材料时,可以采用与常规切削几乎相同的切削宽度和深度,加工效率可提高10倍以上.高速切削技术可以使设计者和造型者尽快看到产品的真实模型.
2.3快速模具的制造
将RPM技术与传统的模具制造技术相结合,称之为基于RPM的快速模具技术,客观上它可以大大缩短模具的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径,RT技术与传统模具技术相比,能够节省1/3的时间和成本.目前很多采用RP技术的公司并不是单单是制作快速成型的原型,而是将快速成型与快速模具制造技术相结合,进行快速模具或成品制造.
常用的基于RP技术的快速模具制造技术有以下几种：
（1）基于RP原型的精密铸造模具：根据实物的RP原型（正型）可翻制成硅胶型腔（负型）再翻制成陶瓷型腔（正型）；利用陶瓷正型可精铸出一个金属（如锌铝合金、铍铜）型腔（负型）,用以注塑成型.