模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)，模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動(dòng)、冷卻、傳熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，模具的CIMS技術(shù)，已在開(kāi)發(fā)的模具DNM技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等，幾乎覆蓋了所有現(xiàn)代制造技術(shù)。
現(xiàn)代模具制造技術(shù)朝著加快信息驅(qū)動(dòng)、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。
一、高速銑削：第三代制模技術(shù)
高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量，而且與傳統(tǒng)的切削加工相比具有溫升低(加工工件只升高3℃)，熱變形小，因而適合于溫度和熱變形敏感材料(如鎂合金等)加工；還由于切削力小，可適用于薄壁及剛性差的零件加工；合理選用刀具和切削用量，可實(shí)現(xiàn)硬材料(HRC60)加工等一系列優(yōu)點(diǎn) 。因此，高速銑削加工技術(shù)仍是當(dāng)前的熱門(mén)話題，它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展，成為第三代制模技術(shù)。
二、電火花銑削和“綠色”產(chǎn)品技術(shù)
從國(guó)外的電加工機(jī)床來(lái)看，不論從性能、工藝指標(biāo)、智能化、自動(dòng)化程度都已達(dá)到了相當(dāng)高的水平，目前國(guó)外的新動(dòng)向是進(jìn)行電火花銑削加工技術(shù)(電火花創(chuàng)成加工技術(shù))的研究開(kāi)發(fā)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。
最近，日本三菱公司推出了EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機(jī)床又有新的進(jìn)展。該機(jī)能進(jìn)行電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償，在Windows95上為該機(jī)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用CAM系統(tǒng)，能與AutoCAD等通用的CAD聯(lián)動(dòng)，并可進(jìn)行在線精度測(cè)量，以保證實(shí)現(xiàn)高精度加工。為了確認(rèn)加工形狀有無(wú)異?；驓埲保珻AM系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)仿真加工。
在電火花加工技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，電火花加工的安全和防護(hù)技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，許多電加工機(jī)床都考慮了安全防護(hù)技術(shù)。目前歐共體已規(guī)定沒(méi)有“CE”標(biāo)志的機(jī)床不能進(jìn)入歐共體市場(chǎng)，同時(shí)國(guó)際市場(chǎng)也越來(lái)越重視安全防護(hù)技術(shù)的要求。
目前，電火花加工機(jī)床的主要問(wèn)題是輻射騷擾，因?yàn)樗鼘?duì)安全、環(huán)保影響較大，在國(guó)際市場(chǎng)越來(lái)越重視“綠色”產(chǎn)品的情況下，作為模具加工的主導(dǎo)設(shè)備電火花加工機(jī)床的“綠色”產(chǎn)品技術(shù)，將是今后必須解決的難題。
三、新一代模具CAD/CAM軟件技術(shù)
目前，英、美、德等國(guó)及我國(guó)一些高等院校和科研院所開(kāi)發(fā)的模具軟件，具有新一代模具CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評(píng)價(jià)等特點(diǎn) 。
新一代模具軟件應(yīng)建立在從模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中歸納總結(jié)出的大量知識(shí)上。這些知識(shí)經(jīng)過(guò)了系統(tǒng)化和科學(xué)化的整理，以特定的形式存儲(chǔ)在工程知識(shí)庫(kù)中并能方便地被模具所調(diào)用。在智能化軟件的支持下，模具CAD不再是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法的模仿，而是在先進(jìn)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，充分運(yùn)用本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識(shí)和成功經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)結(jié)果必然具有合理性和先進(jìn)性。
新一代模具軟件以立體的思想、直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，所生成的三維結(jié)構(gòu)信息能方便地用于模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工，這就要求模具軟件在三維參數(shù)化特征造型、成型過(guò)程模擬、數(shù)控加工過(guò)程仿真及信息交流和組織與管理方面達(dá)到相當(dāng)完善的程度并有較高集成化水平。衡量軟件集成化程度的高低，不僅要看功能模塊是否齊全，而且要看這些功能模塊是否共用同一數(shù)據(jù)模型，是否以統(tǒng)一的方式形成全局動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，以支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及投產(chǎn)的全過(guò)程。
模具可制造性評(píng)價(jià)功能在新一代模具軟件中的作用十分重要，既要對(duì)多方案進(jìn)行篩選，又要對(duì)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的合理性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估，并為模具設(shè)計(jì)者提供修改依據(jù)。
在新一代模具軟件中，可制造性評(píng)價(jià)主要包括模具設(shè)計(jì)與制造費(fèi)用的估算、模具可裝配性評(píng)價(jià)、模具零件制造工藝性評(píng)價(jià)、模具結(jié)構(gòu)及成形性能的評(píng)價(jià)等。 新一代軟件還應(yīng)有面向裝配的功能，因?yàn)槟＞叩墓δ苤挥型ㄟ^(guò)其裝配結(jié)構(gòu)才能體現(xiàn)出來(lái)。采用面向裝配的設(shè)計(jì)方法后，模具裝配不再是逐個(gè)零件的簡(jiǎn)單拼裝，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既能描述模具的功能，又可定義模具零部件之間相互關(guān)系的裝配特征，實(shí)現(xiàn)零部件的關(guān)聯(lián)，因而能有效保證模具的質(zhì)量。
四、先進(jìn)的快速模具制造技術(shù)
1、激光快速成型技術(shù)(RPM)發(fā)展訊速，我國(guó)已達(dá)到國(guó)際水平，并逐步實(shí)現(xiàn)商品化。世界上已經(jīng)商業(yè)化的快速成形工藝主要有SLA(立體光刻)、LOM(分層分體制造)、SLS(選擇性激光燒結(jié))、3D-P(三維印刷)。
清華大學(xué)最先引進(jìn)了美國(guó)3D公司的SLA250(立體光刻或稱光敏樹(shù)脂激光固化)設(shè)備與技術(shù)并進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，經(jīng)幾年努力，多次改進(jìn)，完善、推出了“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”(擁有分層實(shí)體制造-SSM、熔融擠壓成型-MEM)，這是我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界唯一擁有兩種快速成形工藝的系統(tǒng)(國(guó)家專(zhuān)利)，具有較好的性能價(jià)格比。
2、無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)是用高度可調(diào)的沖頭群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板材曲面成形的又一先進(jìn)制造技術(shù)，無(wú)模多點(diǎn)成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，快速經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)成形。吉林工大承擔(dān)了有關(guān)無(wú)模成形的國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，已自主設(shè)計(jì)并制造了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備。
我國(guó)這項(xiàng)技術(shù)與美國(guó)的麻省理工學(xué)院、日本東京大學(xué)、日本東京工業(yè)大學(xué)相比，在理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面均處領(lǐng)先地位，目前正向著推廣應(yīng)用方面發(fā)展。 3、樹(shù)脂沖壓模具首次在國(guó)產(chǎn)轎車(chē)的試制中得到成功應(yīng)用。一汽模具制造有限公司設(shè)計(jì)制造了12套樹(shù)脂模具用于全新小紅旗轎車(chē)的改型試制，這12套模具分別是行李箱、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前后左右翼子板等大型復(fù)雜內(nèi)外覆蓋件的拉延模具，其主要特點(diǎn)是模具型面以CAD/CAM加工的主模型為基準(zhǔn)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹(shù)脂澆注成形，凸凹模間隙采用進(jìn)口專(zhuān)用蠟片準(zhǔn)確控制，模具的尺寸精度高，制造周期可縮短二分之一至三分之二，制造費(fèi)用可節(jié)省1000萬(wàn)元左右(12套模具)。為我國(guó)轎車(chē)試制和小批量生產(chǎn)開(kāi)辟了一條新途徑，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。瑞士汽巴精化有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為可達(dá)90年代國(guó)際水平。
五、現(xiàn)場(chǎng)化的模具檢測(cè)技術(shù)
精密模具的發(fā)展，對(duì)測(cè)量的要求越來(lái)越高。精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)受環(huán)境的限制，很少在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。新一代三座標(biāo)測(cè)量機(jī)基本上都具有溫度補(bǔ)償及采用抗振材料，改善防塵措施，提高環(huán)境適應(yīng)性和使用可靠性，使其能方便地安裝在車(chē)間使用，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)化的特點(diǎn)。
六、鏡面拋光的模具表面工程技術(shù)
模具拋光技術(shù)是模具表面工程中的重要組成部分，是模具制造過(guò)程中后處理的重要工藝。目前，國(guó)內(nèi)模具拋光至Ra0.05μm的拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝，可以基本滿足需要，而要拋至Ra0.025μm的鏡面拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝尚處摸索階段。隨著鏡面注塑模具在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，模具拋光技術(shù)就成為模具生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。由于國(guó)內(nèi)拋光工藝技術(shù)及材料等方面還存在一定問(wèn)題，所以如傻瓜相機(jī)鏡頭注塑模、CD、VCD光盤(pán)及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依賴進(jìn)口。
值得注意的是，模具表面拋光不單受拋光設(shè)備和工藝技術(shù)的影響，還受模具材料鏡面度的影響，這一點(diǎn)還沒(méi)有引起足夠的重視，也就是說(shuō)，拋光本身受模具材料的制約。例如，用45#碳素鋼做注塑模時(shí)，拋光至Ra0.2μm時(shí)，肉眼可見(jiàn)明顯的缺陷，繼續(xù)拋下去只能增加光亮度，而粗糙度已無(wú)望改善，故目前國(guó)內(nèi)在鏡面模具生產(chǎn)中往往采用進(jìn)口模具材料，如瑞典的一勝百136、日本大同的PD555等都能獲得滿意的鏡面度。
鏡面模具材料不單是化學(xué)成分問(wèn)題，更主要的是冶煉時(shí)要求采用真空脫氣、氬氣保護(hù)鑄錠、垂直連鑄連軋、柔鍛等一系列先進(jìn)工藝，使鏡面模具鋼具內(nèi)部缺陷少、雜質(zhì)粒度細(xì)、彌散程度高、金屬晶粒度細(xì)、均勻度好等一系列優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到拋光至鏡面的模具鋼的要求。
