摘要：目前模具制造业成为机械制造业的一个新的分支，模具的成型原理和传统的机械加工原理有所区别，且对于不同的模具，通常有不同的模具设计要求。模具是一类具有重要地位的基础性工艺装备，模具的水平与工业水平相关，可以作为一个国家制造业发展的重要衡量指标，模具制造工艺多样，设计主要通过以产品为基础。进行三维软件的建模与开发，模具的制造加工精度影响零件的精度，所以模具一般精度较高。当模具与一些机械设备成套使用时，模具可以改变金属材料的形状，同时可以改变结构尺寸，位置精度和相对位置等。
关键词：模具制造技术；零件成型；影响；措施
1模具制造技术
模具制造大概可以分为两类，一类是冲模，一类是注塑模。冲模主要用于一些新产品和小批量的冲压零件，比如一些简易的冲压设备，结构简单，主要是为了满足冲模条件。冲模的制造成本和设计成本较低，模具制造工艺并不复杂。注塑模是利用液体的冷却成型，在冷却过程中利用固定形状的零件使其固定。注塑模制造比较复杂，但是可以完成复杂零件的制造加工。
冲模属于冷加工，主要通过冲头与零件之间的机械作用力是材料分离，这个过程材料发生塑型变形直到断裂，可能产生飞边等破坏情况。冲压模具的类型很多，从冲模的作用原理看，模具需要上模和下模，这两部分相互作用使材料分离。上模通过模柄或者上模座固定的安装在压力滑块上，滑块是可以上下移动的，可以上下活动。下模与下模座安装固定，压力机的工作台上上模与垫板固定，这是主要的固定部位。
2模具的快速铸造
锌基合金塑料模具的制作过程包括4个工艺环节：①模具的计算机三维模型--LOM原型；②LOM原型--硅橡胶模；③硅橡胶模--转移涂料铸型；④转移涂料铸型--锌基合金模具。各个转制环节都会对模具的尺寸精度造成损失，从三维模型到模具之间的尺寸误差是整个工艺过程中各个环节所产生误差的综合结果。LOM纸型的制作涉及CAD实体造型的数据处理、LOM机制作原型工艺、原型的后处理等环节。3D模型的切片和计算机数据处理，以及纸型制作过程中激光头的运动和激光光斑直径对尺寸精度的影响，可以通过软件的补偿加以解决，但是叠层纸形成的台阶状粗糙表面需要进行表面打磨和处理以获得表面光洁的原型。因此，三维模型到纸型的误差主要是在纸型的后期精整和表面处理过程中产生的。
LOM原型转制硅橡胶模过程尺寸的变化非常小，由于弹性的作用，呈略微膨胀的趋势。转移涂料铸型由于是在硅橡胶模表面硬化后取模，精确度较高，而且涂料所用耐火粉料在合适的粒度分布下热物理性能稳定，但烘烤过程中逐渐失水会导致整体尺寸的少量收縮。锌基合金铸造成形对模具精度的影响主要是收缩造成的尺寸变小。试验中采用的锌基合金的自由线收缩率为1.1%左右，但是铸件的实际尺寸收缩率在铸型中受到凝固收缩受阻的影响，其变化还与铸件的形状、壁厚和浇注温度等铸造条件有关。通过对工艺过程中尺寸精度的测量，发现合金铸造过程的尺寸变化率远大于其他环节，对模具的精度影响最显著。模具制作过程中尺寸变化绝大部分是锌基合金的凝固收缩造成的。根据试验结果和分析，了解锌基合金模具的快速制作过程中各环节的尺寸精度变化规律，进行归纳和预测，将尺寸修正量反馈到计算机3D模型的设计中，就能控制模具的尺寸精度，获得高精度的锌基合金模具。
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3模具制造与零件成型原理
冲压模的工作原理较为简单，在工作时，较长的条料沿着传动导料销传动移动，当到达挡板处时固定柄实现定位，这时候打开压力机器，上模沿着导轨向下移动，冲模具有锋利的刃口，落料凹模和上模刃口穿过材料，使得制件和冲口板料分离，完成冲压冲裁工作。之后，滑块向上运动，上模在卸料板的作用下条料被卸下，推件机构将落料固定在下模面上，随着机构的不断运行，凸模内在废料不断被推出，这样便完成了一次冲压循环。
注塑模具包括动模、定模、成型零件、浇筑系统等，注塑模具工作原理复杂。模具和注射机的作用下塑料溶解的液体通过喷嘴注射到型腔中，液体通过模具浇口，在型腔每流动一段时间，等到冷却定型时，注射机合模机构开始动作并退出运动。塑料冷却后，在材料型腔型芯处形成孔，在无填充材料的地方形成实体，在推杆和注射机合模等机构作用下，制件和流道被推杆推下，并从分型面推出脱落，从而完成注射成型过程。
4模具制造系统参数的影响
4.1模具型腔壁厚的影响
模具型腔壁厚的影响是通过实验方法确定的，模具壁厚增加时，零件的制造性能先逐渐增加后接着减小，收缩率具有相同的变化趋势。收缩率增加，收缩变形增加，零件尺寸减少。模具壁厚受到材料的影响，模具壁厚在5mm左右时，收缩率处于分界状态，当超过10mm时，向心收缩的作用大大减小，模具的收缩变小。
4.2浇口的影响
浇口大小对零件精度有很大影响，当浇口的直径增加时，零件的精度下降。主要是因为浇口增加时，制品的收缩率变化，成型的难度变化，气体的排除受到影响。在一般的合理的浇口，其尺寸应小于零件壁厚的二分之一，流动性比较差时，浇口可以适当增加。另外，浇口位置不同，液体流去型腔的方向，流程都会产生变化，制件精度受到影响。对浇筑位置进行不同性能的测定可以过得横纵方向上收缩速度。
4.3零件制品形状的影响
一般而言，零件形状不同对铸造结果影响不同，使得空间三维方向的收缩速度不同。为了简单起见，这里讨论圆形和正方形板材的零件的收缩率影响。模具形状不同，流体受到的阻力也不相同，流动的路径也会产生差别。对于圆形的零件，模具内效应明显，零件脱离模具时受到限制，圆环零件的内径收缩率比外径的收缩率小，而正方形平板的收缩率是最大的。零件的壁厚增加时，液体的收缩率也相应增加，材料同时，收缩率不同。
结论
模具设计技术和现代加工技术的进步为模具制造业发展奠定基础，模具制造过程中，基本模具性能参数对零件成型有重要影响。模具属于比较精密的机械加工成品，模具的基本组成包括成形工作零件、浇筑液体导向零件、定位支撑零件等。未来的模具设计将朝着科学化方向发展。
参考文献：
[1]戴蓓芳.基于快速成型的快速模具制造技术研究[J].模具工业，2017，34（10）：60-62.
[2]李翠玉，段国林，蔡瑾，等.基于快速原型制造的快速模具技术[J].河北工业大学学报，2017，31（6）：53-57.
论文作者:吴兆福
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：模具论文; 零件论文; 浇口论文; 精度论文; 尺寸论文; 冲模论文; 合金论文; 《基层建设》2019年第1期论文;