孙华祥

摘 要：模具制造技术可分为五个发展阶段，我国目前主要以数字控制阶段为主。CAD/CAE及CAPP和KBE技术是模具设计技术的发展方向。软件方面今后将需要有多方面的发展。模具加工有许多方法，其中金属切削加工和电加工是最主要的方法。高速铣削、电火花加工、快速原型制造和快速制模、超精加工和微细加工、复合加工、表面处理、研磨抛光及模具CAM/DNC技术等都是模具加工技术的发展方向，它们各有其发展趋势。同时，包括管理在内的模具制造综合技术方面的一些发展方向也十分重要。

关键词：高速铣削；电火花加工；复合加工；模具设计加工

从技术角度来看，模具制造（包括设计和加工）技术大致可分为五个发展阶段：手工操作阶段、手工操作加机械化（普通通用机床与工具）阶段、数字控制阶段、计算机化阶段和CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段。我国幅员辽阔，模具制造企业众多，技术发展水平参差不齐，各个阶段同时并存，但目前主要以数字控制阶段为主。有些骨干重点企业已发展到了计算机化阶段。但同时也还有不少企业仍停留在手工操作加机械化阶段。纯粹手工操作阶段基本上已成为历史，CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段刚刚初露端倪。就大多数模具制造企业而言，今后的发展方向应以提高数控化和计算机化水平为主，积极采用高新技术，逐步走向CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化。模具无纸化制造将逐渐替代传统的设计和加工。

模具设计技术的发展方向。模具设计长期以来一直依靠人的经验和机械制图来完成。自从20世纪80年代我国发展模具计算机辅助设计（CAD）技术以来，这项技术得到了越来越快的发展，已在模具制造中显示出了巨大的优越性。从20世纪90年代开始发展的模具计算机辅助工程分析（CAE）技术现在也已有许多企业应用，它对缩短模具制造周期及提高模具质量有着显著的作用。一些工业发达国家的模具企业应用CAD技术已从二维设计发展到三维设计，而且三维设计已达70%以上。我国大部分企业还停留在二维设计的水平上，能进行三维设计的企业还不到20%。CAE软件的应用国外已较普遍，国内应用还比较少，而且在用于预测零件成形过程中可能发生的缺陷方面水平还比较低。

在我国，模具共分10大类46小类。不同类型的模具具有不同的加工方法。同类模具也可以用不同加工技術去完成。模具加工方法主要有精密铸造、金属切削加工、电火花加工、电化学加工、激光及其他高能波束加工及集两种以上加工方法为一体的复合加工等。数控和计算机技术的不断发展使它们在模具加工方法中得到了越来越广泛的应用。在工业产品品种多样化、个性化越来越明显，产品更新换代越来越快，市场竞争越来越激烈的情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质量好、价格低。这就给模具加工技术提出了相应的发展方向。近年来我国模具制造业中的一些骨干重点企业先后进口了高速铣床和高速加工中心，它们已在模具加工中发挥了很好的作用。国外高速加工机床主轴最高转速有的已超过100000r/min，快速进给速度可达120m/min，加速度可达1～2g，换刀时间可提高到1～2s。这样就可大幅度提高加工效率，并可获得Ra≤1μm的加工表面粗糙度，可切削60HRC以上的高硬度材料，形成了对电火花成形加工的挑战。随着主轴转速的提高，机床结构及其所配置的系统及关键部件和零配件、刀具等都必须要有相应的匹配，从而使机床造价大为提高。因此在一定时间内，我国模具企业进口的高速加工机床主轴最高转速仍将以10000～20000r/min为主，少数会达到40000r/min左右。虽然向更高转速发展是一个方向，但目前最主要的还是推广应用。高速加工是切削加工工艺的革命性变革。从技术发展角度看，高速铣削正与超精加工、干硬切削加工相结合，开辟了以铣代磨的新天地，极大地减轻了模具的研抛工作量，缩短了模具制造周期。因此可以预计，我国模具企业将会越来越多地应用高速铣削技术。

模具未来的最大竞争因素是如何快速地制造出用户所需求的模具。RPM技术可直接或间接用于RMT。金属模具快速制造技术的目标是直接制造可用于工业化生产的高精度耐久金属硬模。间接法制模的关键技术是开发短流程工艺、减少精度损失、低成本的层积和表面光整技术的集成。RPM技术与RMT技术的结合，将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。RPM技术与陶瓷型精密铸造相结合，为模具型腔精铸成形提供了新途径。应用RPM/RMT技术，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，因而具有广阔的发展前景。要进一步提高RMT技术的竞争力，需要开发加工数据生成更容易、高精度、尺寸及材料限制小的直接快速制造金属模具的方法。

在模具制造中，模具设计和模具加工往往是分不开的，两者密切相关。因此，除了设计技术和加工技术之外，还必须重视一些综合技术。许多综合技术的发展方向将对模具制造产生重大影响。目前，以微电子技术、软件技术为核心，以数字化、网络化为特征的信息技术正以强大的渗透力影响着社会各个领域，传统制造业信息化趋势势在必行。

在信息化带动工业化发展的今天，我国的模具设计加工和制造技术落后于国际水平，我们的模具企业管理技术更落后于国际水平的现实必须引起我们足够的重视。要快速提高我国模具工业水平，我国模具行业全体职工必须努力学习，牢牢掌握世界模具技术的发展方向，充分发挥主观能动性，脚踏实地、充满信心地去创造美好的未来。

参考文献：

[1]仰建武.快速可换型芯注塑模CAD关键技术研究[D].华侨大学，2012.

[2]郭良刚.基于Unigraphics平台的注射模CAD系统研究与开发[D].华侨大学，2014.

[3]周子凡.三维模架设计及零部件图形生成系统的开发[D].天津科技大学，2015.endprint