关于模具零件制造的新技术、新方法的探讨
摘要：随着模具技术的快速发展，一些新的模具加工方法不断被应用到实践生产中，本文主要介绍模具制造领域的一些新技术、新方法及国内外的发展概况。
关键词：模具制造新技术；高速切削；微型模具加工；发展概况等
引言
随着科学技术的发展，人们对产品制造的要求越来越高，产品的生命周期也越来越短，模具制造业面临着越来越激烈的挑战。为了能在激烈的市场竞争中谋求发展，企业必须以最新的产品、最短的开发时间、最优的质量、最低的成本、最佳的服务、最好的环保效果和最快的市场响应速度来赢得市场和用户，一方面模具制造业要加快技术创新的步伐，缩短产品开发周期，另一方面模具制造业要寻求可持续发展战略。因此，人们从各种不同角度提出了许多不同的先进制造技术、新技术、新思想、新方法，本文就模具的一些新技术进行了概括和总结。
1.高速切削技术在模具加工中的应用
模具作为模压产品生产的关键工装，其设计与生产周期日益成为决定新产品开发周期的决定因素。模具的型面一般都是十分复杂的自由曲面，并且硬度很高，常规的加工方法是在退火后进行切削加工，然后进行热处理、磨削或电火花加工，最后手工打磨、抛光，加工周期很长。其中的手工加工占模具整个加工周期的很大一部分。高速切削加工技术可以达到模具加工的精度要求，减少甚至取消了手工加工，并且由于新型刀具材料(如PCBN、陶瓷、金属陶瓷．涂层刀具等)的出现，高速切削可以加工硬度到HRC6O，甚至硬度更高的工件材料，可以加工淬硬后的模具，取代电火花加工和磨削加工。
高速切削加工技术引进到模具加工行业，主要应用于以下三个方面：一是淬硬模具型腔的直接加工。利用高速切削可加工硬材料的特点直接加工淬硬后的模具型腔，可提高模具加工的质量和效率，可取代电火花加工；二是EDM电极加工。应用高速切削技术加工电极对提高电火花加工效率起到了很大作用。高速切削电极提高了电极的表面质量和精度，减少了后续加工工序；三是快速样件制造。利用高速切削加工效率高的特点，用于加工塑料和铝合金模型，通过CAD设计后可快速生成3D实体模型，比快速原型制造技术效率高、质量好。
2.微型模具加工技术
随着微纳米科技的进步，产品不断向微型化方向发展，特征尺寸为微米级的微机电系统受到了人们的高度重视。微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems)技术是集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。微型模具并不一定指体积微小，传统的体积大但具有微结构特征的模具也称作微型模具。微型模具的制造难点在于微小型腔或微小凸凹结构加工，而模具其它结构件的制造与普通模具基本一致。微小型腔的成形可在一个小体积的金属块上加工，然後把金属块作为一个镶块嵌入模板并进行整体组装，这不仅便于微小型腔的微细加工和镶块的更换，且能提高模具整体寿命。
近几年，MEMS已相继应用于精密机械、光电通讯、影像传输、生化医疗、信息储存等领域，如微齿轮、插头式光纤连接器、医学用微量泵、导光板、微透镜、内窥镜零件、微流控芯片、细胞培养用微型容器，以及旋转传感器中的衍射光栅等，其广泛应用值得期待。
传统的机械式加工方法不能加工尺寸太小或者微结构尺寸太小的微型模具，尺寸精度和表面粗糙度都达不到微型模具的设计要求。微型模具加工技术经过近几年快速发展，种类比较繁多。按其加工原理不同可分为三大类：光制作技术，如LIGA技术、UV-LIGA技术、电子束光刻技术、激光加工技术;腐蚀技术，如刻蚀技术;微机械加工技术，如微细车削、微细铣削、微细磨削、微细电火花等传统加工法。
3.焊管模具加工新技术
随着时代发展科技的进步，焊管模具方面的新技术也如雨春笋。但是适合于目前我国的焊管模具加工新技术只有两种，第一种方法是：扩散法金属碳化物覆层技术；第二种方法是：不锈钢焊管模具表面超硬化处理技术。
(1)扩散法金属碳化物覆层技术
扩散法金属碳化物覆层技术是将工件置于特种介质中，经扩散作用于工件表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物层。该碳化物层具有极高的硬度，HV可达1600~3000（由碳化物种类决定），此外，该碳化物履层与基体冶金结合，不影响工件表面光洁度，具有极高的耐磨、抗咬合（粘结）、耐蚀等性能，可大幅度提高工模具及机械零件的使用寿命。
(2)不锈钢焊管模具表面超硬化处理技术
不锈钢焊管是在焊管成型机上，由不锈钢板经若干道模具碾压成型并经焊接而成。由于不锈钢的强度较高，且其结构为面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型时：一方面模具要承受较大的摩擦力，使模具容易磨损；另一方面，不锈钢板料易与模具表面形成粘结（咬合），使焊管及模具表面形成拉伤。因此，好的不锈钢成型模具必须具备极高的耐磨和抗粘结（咬合）性能。我们对进口焊管模具的分析表明，该类模具的表面处理都是采用超硬金属碳化物或氮化物覆层处理。
4. 数字控制技术
数控机床是近代发展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床，是高度机电一体化的产品。模具是成型工具的总称，用模具大批或成批生产工业制品，具有生产率高、质量好、节约原材料和成本低等优点，已成为制造业的重要工艺装备。模具制造的主要特点是单件小批生产、品种多、技术要求高。随着机电产品更新换代速度的加快和需求的多样化，拥护对模具的交货期、质量和成本提出了愈来愈高的要求，其中交货期的长短已成为决定竞争成败的首要条件。为了满足模具制造技术的特定要求，数控机床的应用已成为模具加工的重要手段。如高速数控铣削模具机床的应用，电滚珠丝杠是伺服电动机与滚珠丝杠的集成。具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。采用电滚珠丝杠可以大大简化数控机床的结构，确保在高动态下的高精度切削要求。SKDK5050新型雕铣机床是高速高精度的雕铣机床，配有SKY2000型数控系统和高精度直线滚动导轨以及转速达24000r/min的电主轴。该机器以3~5m/min的进给速度插补铣削直径100mm的圆，其圆度误差小于0.008mm。
5. 电铸模具加工技术
利用电铸成型来制得注塑模具的型腔，是一种制造注塑模具型腔的新工艺。
注塑模具的电铸成型是将与注塑模型腔相吻合的母模，这个母模要求有较好的尺寸和精度，然后将母模作为阴极置于镀槽中，再把想要电铸的金属作为金属作为阳离子置于镀槽中，然后通入直流电，此时阳极的金属板即会逐渐变为金属离子进入电解液中，并向作为阴极的母模上沉积，通过一段时间的通电后，在母模上会沉积有适当厚度的金属层，就是所谓的电铸层。 根据电铸材料的不同，电铸有电铸铁、电铸铜和电铸镍等三种方法。其中电铸铁在注塑模具中应用较少。而以电铸镍用得最多，这是因为电铸镍有较高的机械强度和硬度，表面粗糙度小，但它电铸时间长，价格高。电铸铜的速度快，价格便宜，但机械强度较低，耐磨性也不如镍。电铸成型是一种大大有别于通常机械切削成型的一种成型方法，采用电铸成型均能很好的复制它还可以成型用机械加工难以成型，甚至无法成型的型腔。
6．电磁研磨模具加工技术
电磁研磨法是在多功能加工制造中心机上配置电磁研磨工具的外观。电磁研磨装置是由线圈绕组、铁蕊、直流电源、及电磁磨粒所构成，是可配置在任何工作机械上的简易装备。通电后其铁蕊前端会敛引磨粒而形成电刷。同时，和铁蕊对峙的加工物件会被磁化，加工件侧也会产生吸引力而敛附磁性磨粒，就形成加工压而进行研磨。此研磨法可以利用以NC资料为基础之驱动方式来进行自动研磨，即使加工物件有微细的凹凸，磨粒集合体也会配合加工物件形状来进行研磨。因可以使用形状加工的工作机械，加物件不需再经阶段更换，所以有更好的精度。
结语
以上加工技术是目前模具制造中一些较新的加工技术，随着产品要求的不断提高，模具加工技术也会有新的发展，如并行加工 、平行加工、五轴枪钻加工等一些新的加工理念在不断的成形并趋于应用。
参考文献：
[1]李志刚：当前国外模具技术的新发展[J].宁波国际模具展模具新工艺、新方法，2003
[2]王海燕，刘春孝，先进制造技术及发展趋势[J].商业科技，2009
