磨 具

摘要：模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等，几乎覆盖了所有现代制造技术

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国都非常重视对先进制造技术的研究

模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等，几乎覆盖了所有现代制造技术。现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。

发展面向快速制造的特种加工技术面向快速制造的特种加工技术是在传统的特种加工技术与材料技术、控制技术、微电子技术和计算机技术紧密结合的基础上，随着快速响应市场需求而逐步发展起来的。包括数控电火花仿铣加工技术、数控电化学铣削加工技术和数控超声波加工技术。普通的电火花、电化学、超声波成形加工利用形状拷贝原理将工具的形状复制到工件上。要得到一定精度的模具三维形状，就需要制作与其形状相同、凸凹相反的工具，并严格控制工作液在加工间隙中的流场分布。为节省大量的复杂形状工具的制造费用和时间，简化工作液的流动控制，可采用简单形状的工具，依照数控铣削那样依靠机床的成形运动来加工出复杂的模具三维型面的新型加工工艺技术。这必须解决如下几个技术难题：①实现加工过程的稳定控制；②具有确定的材料去除规律及工具损耗规律；③实现工艺过程建模；④研制出相应的CAD/CAM软件。为有效地简化问题的复杂性，将采用类似快速成形的分层制造加工模式，并严格控制每一层的加工余量，确保工具只有底面实现加工，而侧面不参与加工，从而使复杂的模具三维型面加工问题转化为一系列平面加工问题。 一、 高速数控切削

主要针对车削和铣削。一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高1～10倍。高速数控切削的另一个内涵是采用高的进给速度。维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率，减少切削时间；维持进给速度在普通切削水平，提高转速就能够降低切削力，可以加工较细或较薄的模具零件。

高速主轴是高速数控切削的首要条件。目前主轴转速可达100000转/min，高速切削速度在5～100m/s。完全可以达到模具零件的镜面车削和镜面铣削。

二、电火花铣削和“绿色”产品技术

从国外的电加工机床来看，不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高

的水平，目前国外的新动向是进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)的研究开发，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是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极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。 最近，日本三菱公司推出了EDSCAN8E电火花创成加工机床又有新的进展。该机能进行电极损耗自动补偿，在Windows95上为该机开发的专用CAM系统，能与AutoCAD等通用的CAD联动，并可进行在线精度测量，以保证实现高精度加工。为了确认加工形状有无异常或残缺，CAM系统还可实现仿真加工。 在电火花加工技术进步的同时，电火花加工的安全和防护技术越来越受到人们的重视，许多电加工机床都考虑了安全防护技术。目前欧共体已规定没有“CE”标志的机床不能进入欧共体市场，同时国际市场也越来越重视安全防护技术的要求。

目前，电火花加工机床的主要问题是辐射骚扰，因为它对安全、环保影响较大，在国际市场越来越重视“绿色”产品的情况下，作为模具加工的主导设备电火花加工机床的“绿色”产品技术，将是今后必须解决的难题。 三、新一代模具CAD/CAM软件技术

目前，英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的模具软件，具有新一代模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、模具可制造性评价等特点 。 新一代模具软件应建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理，以特定的形式存储在工程知识库中并能方便地被模具所调用。在智能化软件的支持下，模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论的指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验，其设计结果必然具有合理性和先进性 。 四、先进的快速模具制造技术

1、激光快速成型技术(RPM)发展讯速，我国已达到国际水平，并逐步实现商品化。世界上已经商业化的快速成形工艺主要有SLA(立体光刻)、LOM(分层分造)、SLS(选择性激光烧结)、3D-P(三维印刷)。

清华大学最先引进了美国3D公司的SLA250(立体光刻或称光敏树脂激光固化)设备与技术并进行开发研究，经几年努力，多次改进，完善、推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”(拥有分层实造-SSM、熔融挤压成型-MEM)，这是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利)，具有较好的性能价格比。

2、无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术，无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大承担了有关无模成形的国家重点科技攻关项目，已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。 五、现场化的模具检测技术

精密模具的发展，对测量的要求越来越高。精密的三坐标测量机，长期以来受环

境的，很少在生产现场使用。新一代三座标测量机基本上都具有温度补偿及采用抗振材料，改善防尘措施，提高环境适应性和使用可靠性，使其能方便地安装在车间使用，以实现测量现场化的特点。 

六、镜面抛光的模具表面工程技术

模具抛光技术是模具表面工程中的重要组成部分，是模具制造过程中后处理的重要工艺。目前，国内模具抛光至Ra0.05μm的抛光设备、磨具磨料及工艺，可以基本满足需要，而要抛至Ra0.025μm的镜面抛光设备、磨具磨料及工艺尚处摸索阶段。随着镜面注塑模具在生产中的大规模应用，模具抛光技术就成为模具生产的关键问题。由于国内抛光工艺技术及材料等方面还存在一定问题，所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。 模具先进制造技术种类繁多，几乎大部分的先进制造技术都可以应用到模具制造中，而且在不断发展之中，在此不可能尽数概述。从我国的国情出发，所有模具企业都尽快采用高速数控加工技术是不现实的，因为设备及技术装备费用昂贵。而适当采用相对廉价的面向快速制造的特种加工技术，而值得某些模具企业考虑。从不同角度讲，除了上述发展中的模具先进制造技术以外，还有模具反求工程技术(Reverse Engineering)、模具虚拟制造技术(Virtual Manufacruring)、模具柔性制造技术(FMS)和模具集成制造技术(CIMS)等。而有人提出，下一代的先进制造技术采用可重构和可扩展的制造设备和系统、知识供应链和制造等。

参考文献

1、金涤尘，宋放之.现代模具制造技术，北京：机械工业出版社，2001. 2、赵波.模具加工的前沿技术——高速加工.模具技术，2000，(2)

3、张海鸥.快速模具制造技术的现状及其发展趋势.模具技术，2000，(6) 4、郭东明.王晓明等.面向快速制造的特种加工技术.中国机械工程，2000，(11) 5、王西彬，解丽静.超高速切削技术及其新进展.中国机械工程，2000，(11) 6、Smith S,Tlusty J.Current Trends in High Speed Machining.Journal of Manufacture Science and Technology,ASME,1997，(37)

7、王昌，于同敏等.表面工程技术在模具制造中的应用及展望.模具制造，2001， 8.中国塑料网