時間：2023-05-29 18:03:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鑄造模具，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
快速凝固技術
多數金屬型鑄造過程中平均冷卻速率要低于50K/s，而過長的鑄件冷凝時間會造成了晶粒粗大的現象，加大了發生元素偏析的概率。針對高性能要求的制件可以使用熱處理模式來改變不完美的組織。冷凝速度和模溫之間存在矛盾關系，無論是加快還是降低冷凝速度，都會對澆鑄或組織造成不良影響。通常情況下超過100K/s的冷卻速率都會獲得超細的晶粒，且析出相擁有超高分散度和韌性。國外機械公司已經開發出一種加熱冷卻系統，開啟該系統能在14s內完成從320e到30e的轉變，而在金屬型鑄造模具中使用該技術無疑是可行的，設置冷水水道到模腔中，利用感應加熱板來調節模溫，既不影響晶粒大小，又能保證材料的高性能，避免了熱處理帶來的高人力、物力開支。
復合材料鑄造技術
機械產品在超更多樣化、特殊化的方向發展，工業生產和居民生活對材料的要求也越來越高，加快了鑄造零件性能的提升速度。為了不斷提高金屬材料的物理或化學性能，利用非連續增強材料的特殊成分來滿足符合材料的要求，通過加入晶須、顆粒等材料來加大強度、韌性，材料行業的迅猛發展造就了規定方式排列增強相方式，同時利用控制順序凝固技術的優勢，通過調節排列方式來鑄造零件，使其帶有其他材料不具備的特殊性能，在區別于其他普通單相組織材料的基礎上提供更全面、詳化的發展空間，而復合材料鑄造技術也會應用更廣泛。
半固態金屬鑄造技術
多數發達國家已經廣泛將半固態金屬鑄造技術應用于鑄造業，該類技術充分考慮了金屬鑄造中樹枝網絡骨架產生的問題，強烈攪拌處于凝固過程的金屬，使其呈現出顆粒狀組織，半固態金屬液的形成對下一步鑄造無疑是有益的。半固態金屬液附帶的流動性使其能承擔更多擠壓的工作，所以針對有特殊要求、形狀的材料來說，半固態金屬液能同時滿足形狀和性能兩方面要求，且不會發生縮裂、氣孔、強鑄造應力等現象，保證小偏差的尺寸和收縮量，鑄造出細小的晶粒，不斷延長模具壽命，省略了加工過程的復雜流程。現代鑄造業應尋找近凈成形技術和金屬鑄造工序的契合點，通過半固態金屬鑄造技術來完成兩者的銜接，滿足模具重力、擠壓等方面要求。
快速制造鑄件和鑄模快速驗證技術
鑄造樣件在實際研究和生產中至關重要，而鑄造樣件的方法通常采取傳統的翻砂法，采取材料切削加工的次數也較多，但無論從投入成本還是時間上來說，這兩種方法都存在不足之處。快速原型機的推出解決了傳統模式費時費力的問題，利用蠟質模型快速鑄造零件，但會對原型機造成一定損害，且效率不高。現階段有公司使用砂型盒來鑄造零件，實現了小批量生產目標，且在鑄造過程中能快速的觀察排溢、澆鑄等系統的運行狀態，方便及時作出調整。流體充型模擬軟件能幫助生產者節省實際操作中的流程，但是卻未能及時的反應生產問題。砂型盒實現了快速制造鑄件目的，且衍生出鑄模快速驗證技術，無論是從快速性、并行性還是全面性、協調性來來說都是極強的，鑄造公司在確定設計方案后可以立即投入到模具生產過程中，降低投入物力和人力，同時提高一次鑄模成功率，針對砂型鑄造過程中出現的問題能及時、快速的發現和解決。
本文作者：舒小英李小梅工作單位：江西渝州科技職業學院
關鍵詞:殼體零件;鑄造模具; 起模斜度; Pro/ E
前言：
傳統的機械零件設計是在二維狀態進行的,基本依靠經驗進行設計,設計中為保證零件質量要求,要加大加工余量,添加各種工藝補正量 ,模具制造中還要根據實際情況及時調整,有時還會有返工情況,使模具制造周期長、費用高、鑄件精度不高,甚至裝配中發生干涉現象。隨著數控加工設備在模具制造業中的廣泛使用,使得復雜殼體類零件可以通過加工保證形狀,但鑄造模具的設計仍普遍停留在二維設計上,加工制造中將二維數據轉換成三維數據進行加工,上述各種問題的影響依然存在。
以某型號連接盤為例,研究了使用Pro/ E 軟件進行從零件、鑄件到鑄造模具的設計過程。闡述了產品開發中零件的建模應兼顧制造時的各種工藝建模,其中詳述了為使鑄件及鑄造模具的設計順利進行, 零件和鑄件三維建模過程應遵循的一定順序及一些技巧。鑄造模具建模前先建工藝模型,對型芯頭、起模斜度等工藝措施在工藝模型中給予建立,然后用工藝模型將型芯和外模分拆出來,可減少分別建模時可能出現的失誤,提高模具的精度,縮短產品的市場化周期。
一、運用Pro/E軟件進行零件的三維建模
在零件三維建模時,先對零件的形狀特征進行建模。各種螺孔、聯接孔等非鑄出孔特征,應盡量用拉伸去材料或放置特征在最后建立,如有需要在前期建立的,其他特征的建立盡量不要以其為基準。所有的圓角特征應盡量在最后建立,以方便進行鑄件三維建模時,能先去除這些特征,待添加機械加工余量、工藝補正量和起模斜度以及一些工藝裝置后,再重新建立相應的圓角特征。外型和內腔有相對齊特征時(主要是一些圓臺) ,要分別進行建模,否則建立起模特征時,操作麻煩,同時容易產生失誤。
設計中為了方便,零件建模至需建立非鑄出孔及圓角特征時,將已完成的零件模型保存一份副本命名為鑄件數模,用來進行鑄件三維建模,以減輕鑄件三維建模中的工作量。
繼續添加所有非鑄出孔特征及圓角特征,完成零件的最終建模(見圖1) 。
二、運用Pro/E軟件進行鑄件的三維建模
1、對零件三維數模整理
對三維零件的各組成特征及建模過程進行仔細分析,如果零件是按一般方法進行建模的,應去除所有非鑄出的孔特征(與其他特征的建立沒有關聯) ;對于與其他特征建立有關聯的非鑄出的孔特征,應采用拉伸加材料的方法進行填充。確定分型面和上下型。
按一定間距分別對殼體兩個方向壁厚進行檢測(見圖2a) ,防止局部有壁厚過薄情況出現,同時對厚大部位的尺寸進行工藝分析,采取適當的工藝措施防止縮孔、縮松等鑄造缺陷的產生。
對于外模或泥芯中有尖角砂處要及時處理,見圖2b ,該處出現僅厚5 mm 的尖角砂塊,因該處形狀復雜,無法用倒圓角的方法處理,可先將非加工面按要求倒圓角(見圖2c) ,再將過渡部分以圓弧根為軌跡,以多段圓弧線組成的截面進行掃描形成實體來解決這一問題(見圖2d) 。
2、機械加工余量
對于需鑄出的孔,按工藝要求添加相應的機械加工余量。對于需機械加工的面,按工藝要求對位于上型面、下型面和側面等不同的位置分別添加相應的機械加工余量。對于影響零件形狀的已有倒圓角,要先去掉這些特征,再添加機械加工余量,倒圓角特征在完成起模特征建立后再加,不然就無法完成起模斜度的添加。
3、工藝補正量
由于鑄鐵件的熔煉,每一爐次化學成分都有一定的波動,每一個鑄件的澆注溫度都不同,使得鑄件的收縮率在一定的范圍內變化,造成鑄件的尺寸存在一定的誤差,同時分箱造型的鑄件都存在大小不一的錯箱,因此為了保證各螺孔以及法蘭的強度,對于部分圓臺、法蘭采用加材料的方法添加相應的工藝補正量。
添加分型面處各側面機械加工余量時,一般此處起模特征以分型面為起模樞軸進行雙側起模建模,相當于負起模斜度。如果工藝要求為正起模斜度或正負起模斜度時,機械加工余量要增加相對應的值;同時為保證法蘭的強度,法蘭的非加工側,也應增加相應的工藝補正量(見圖3) 。
4、起模特征
因需建立起模的面較多,工作量較大,為防止遺漏,將所有需要起模的面著色(見圖4) ,逐個進行起模操作。
由Pro/ E 的起模操作可知,起模只能在平面、圓柱面和樣條曲線上形成一個起模斜面,當曲面上具有圓角特征時,不能生成起模特征,此時必須先去除與需進行起模相關的所有圓角特征,加入起模特征,然后再加入圓角特征。
對于與平面相交的曲面上有較大的圓角特征且無法去除的,以及圓弧面在分型面處局部的0 度角區(造型時易產生扒砂現象) ,可通過拉伸的方法建立起模特征,見圖4 中A 所示。各圓臺的起模特征建立時,以圓臺頂面為起模樞軸,以實現正起模斜度的建立。
對于與斜面相交的側面的起模,如按前面的方法,以分型面為起模樞軸和拖動方向進行起模,會造成上下端的尺寸不一致。合理的方法是以斜面為起模樞軸,分型面法向為拖動方向進行起模(見上圖5) 。
創建完所有起模特征后,還應對已建立的起模特征進行檢測(見圖6) ,對遺漏的部分再進行起模特征的建立,以避免對部分起模特征建立的遺漏,增加模具調試修理的工作量。起模特征建立完后,添加所有圓角特征,得到圖7所示的鑄件模型。
三、運用Pro/E軟件進行模具的三維建模
1、型芯頭結構的建立
外模與型芯之間要留一定的間隙,以外模與型芯的間隙尺寸為壁厚,進行薄殼拉伸和起模,形成型芯頭特征,見圖8 中A 處所示。
用掃描的方法建立防壓砂環特征,見圖8 中B 處所示。
所有不需用型芯頭成型的孔如觀察窗,按外模與型芯的間隙尺寸為壁厚,進行薄殼拉伸以使模型封閉,見上圖8 中C 處所示。
壓砂環結構在外模建模的最后階段建立。
2、外模及型芯的建模
利用已建立的工藝模型,分拆出上、下外模及上、下型芯的模型,結果見圖9 和圖10 。
四、結束語
綜上所述，用分型曲面進行模具體積塊的分割,所有元件體積之和等于該工件原體積的100 %,因此不會發生因忘記型腔內的某一小體積塊而使模具體積出現不精確的情況。
同時所有外模、型芯盒建模過程都是在統一的模型基礎上建模和分拆的,所以不會產生配合誤差及尺寸轉換誤差,尺寸精確,且設計后可以直接進行加工,這樣可以在模具的精度得到提高的同時,縮短模具設計及制造周期。
參考文獻：
[1]雷衛強. Pro/ Engineer 產品造型設計[M] . 北京: 清華大學出版社,2007.
[2]邱會朋,杜貴明. Pro/ E 產品現代設計方法與實例精解[M].
北京:清華大學出版社,2009.
[3]呂建強. 用Pro/ E 進行箱體類鑄件模具設計[J].鑄造技術,2009.
[4]陳嬋娟. Pro/ E 軟件在模具分模中的應用[J].電腦知識與技術,2009.
1.1四種模面設計的對比分析
在沖壓方向和壓料面形狀確定后，就要進行工藝補充面和拉延筋等的設計。對于主要由大曲率曲面組成的汽車車身覆蓋件（如前側車門外板、轎車頂蓋和后圍等）而言，它們都是淺拉延成形的沖壓件，覆蓋件曲面主要的變形方式是延伸變薄成形，要求制件成形后具有良好的剛度和較高的表面質量。根據后圍外板的成形特點，先后設計了4種不同的模面設計方案，主要區別是拉延筋位置、數量的變化和工藝補充筋的變化。方案1在壓邊圈上布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案2在壓邊圈上和窗口分別布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案3在壓邊圈上、窗口和凸模型面外輪廓分別布置一圈Ф16mm、高度8mm的圓筋；方案4在壓邊圈上布置一圈直徑Ф16mm、高度8mm的圓筋，在后圍下部額外布置1條相同參數的圓筋，同時在凸模型面外輪廓布置1圈直徑較大的工藝筋。對這4種工藝方案采用相同的模擬參數得到圖4所示的成形極限圖（FLD）。方案拉延均出現大面積的不充分現象，這將直接影響產品的剛度；同時產品表面均出現起皺現象和趨勢，涂裝后該缺陷會顯現而影響美觀，根據筋的數量和位置的不同，起皺呈現減小趨勢。充分驗證了后圍屬于淺拉延件的分類特點，要想使之充分變形，必須在工藝補充面上設置較大的工藝筋，根據經驗沿工藝補充周邊（凸模型面輪廓處）設置Ф36mm的圓筋。選取模面上有代表性的6個位置點，分別為壓料面（1點）、窗口工藝補充（1點）、產品表面（4點），對上述6點的主應變值進行對比分析。一般認為，汽車覆蓋件沖壓成形時應變達到3%~5%才能有較好的形狀凍結性，最小伸長變形量不應＜2%[2]。每種方案相比前一方案的主應變均有提高，其中方案4比其它方案的主應變提高較為明顯，且除窗口工藝補充主應變比較小之外，其他各處應變均＞3%，可以滿足最小伸長變形量要求，因此決定采用方案4。
1.2條件的選擇
沖壓調試時，毛坯與模具接觸面的條件對拉延過程是至關重要的。由經驗數據可知，鋼與鑄鐵模具的常溫摩擦系數一般取0.12左右（模具精研）；如果在毛坯的上、下表面均涂抹油加墊塑料薄膜（試制），可以降低摩擦系數。為了證明降低摩擦系數對擴大拉延成形極限的效果，取時摩擦系數為0.08進行模擬，
1.3試制模具結構設計的關鍵控制因素
（1）減重結構的設計是否合理？型面、外壁和立筋的厚度選擇是否合理？目前試制模具根據模具大小選用“345”、“456”兩個系列的模具壁厚。（2）模具上各種用途的孔是否齊全？試制常用的有通氣孔、激光定位孔、排水孔和起吊孔等。（3）合理設置加工面與非加工面的，以便減少數控加工區域。（4）是否需要設置導向裝置？導向裝置在拉延全過程中是否都起作用？特別是壓邊圈的高度要滿足圖7要求，以保證壓邊圈內側的導向在推桿頂起過程中始終與凸模的導向面進行接觸。（5）確認料厚間隙、凸模與壓邊圈的間隙、導向面之間的間隙等。（6）模具安裝用U形緊固槽的位置和尺寸是否合理。（7）起吊裝置是否可靠無法布置起吊裝置的需要在鑄造時根據標準和工藝要求在特定的位置預埋起吊螺母。
2模具制造與沖壓調試
2.1模具制造流程
消失模泡沫數控加工泡沫組裝尺寸和余量確認粘工藝橛和吊耳預埋起吊螺母排水孔布置鑄造鑄造模具的確認龍門刨刨底面數控加工凸、凹模型面鉆孔刻線刷漆。
2.2試制模具制造過程的關鍵控制點
模具的制造過程涉及鑄造和數控加工兩個工藝過程，有如下幾個關鍵控制點。（1）泡沫材料的選擇是否正確？（2）必須確認模具型面的厚度和預留數控余量是否滿足設計要求？工藝橛的設置是否合理？減重孔的設置是否合理？（3）確認鑄造模具的材料和鑄造缺陷。（4）確認模具加工的精度、表面質量和余量，凸模是否完成產品修邊線、孔及孔位中心線的的刻制？刻線深度是否達到要求？（5）模具是否設置了加工基準孔和基準面？模具上的各種孔位是否加工完全？
2.3沖壓調試流程
確認模具狀態型面拋光間隙研磨修模模具裝配試壓調模確定毛坯尺寸沖壓制作激光切割夾具激光切割。
2.4沖壓調試過程模具
首先需要拋光，特別是外板類模具需要將數控加工的刀痕完全去掉；拋光結束后，將凸、凹模反裝在2000t壓力機上，利用0.8mm的條狀料片進行凸、凹模的定位；然后進行著色檢查，外板模具的型面著色率要達到80%以上；間隙確認完畢后即可開始拉延調試，根據工藝圖紙和技術要求裝配模具，下料試壓，根據拉延結果修整模具，直至出現合格拉延件。根據經驗和模具型面特點，經過初步分析計算，決定采用1600mm×2100mm的毛坯。拉延后發現壓料面上起皺嚴重且工藝補充處也出現起皺，這是由于凸、凹模不能完全貼合導致了拉延不到位。，經過調整，采用1500mm×2080mm毛坯后，該現象消失，達到設計要求。拉延結束后需要進行激光切割。由于該件不能以型面的內表面為支撐制作激光切割支架，需要利用外表面制作激光切割支架，最終得到合格的制件。
3結束語
（1）模具結構設計的規范性比以前有較大的提高，模具輕量化水平顯著提高。
（2）同樣的相似車型后圍工藝為拉延+手工翻邊，經過優化設計和CAE分析一序成形即可，節省費用和周期。
關鍵詞：機械制造；模具成型；設計
中圖分類號：TG386 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）009-000-02
目前我國制造行業中，機械模具的實際應用可有效的提高生產效率，因此其已成為現階段制造業的研究熱點，其中模具成型階段的模具設計對整個機械制造效率影響較大，所以模具設計需參考相關國家標準和國外先進技術水平。同時我國的機械制造模具設計采用的技術種類繁多并各具優缺點，可用于不同用途的機械制造。因此對我國機械制造模具成型設計進行研究分析具有重要意義。
一、模具設計與制造的研究現狀
目前我國的模具設計與制造領域還處于向世界先進水平的學習階段，自主創新程度不足。與國際先進水平相比，我國整體模具工業水平差距較大，尤其模具加工在線測量和質量管理差距超過15年，具體為模具使用壽命低以及生產周期長，特別是一些精度要求高的模具，其壽命不到國外先進水平的40%[1]。而目前我國模具設計發展較快，不僅模具的設計水平較高，同時模具設計總量已達到一定規模。與一些發達國家的模具設計相比，我國模具的設計水平還具有較大的發展空間。特別是大型、精密的模具的實際設計應用比例較低，不到其他發達國家的50%，這主要是由于我國制造行業的研發能力、精密加工設備、人員專業素質和創新意識的不足造成的。這也使得我國的模具設計和制造領域差異性發展，中低檔模具出現供過于求的現象，而大型、精密的高技術模具則主要依靠進口。因此我國的模具設計和制造領域的發展必須依靠模具成型技術、設備加工精度和產品質量的不斷提高。
二、機械制造模具成型設計
機械制造模具成型設計是機械加工業的重要技術環節之一，其設計的好壞直接關系到模具成型質量，因此應該進行嚴格的設計研究和分析。設計人員接受模具成型設計任務書后，應對設計圖紙和模具的原材料進行嚴格檢查，需對這些材料標注具體性質信息。同時也需對機械制造模具的技術要求進行仔細的技術分析，使得生產出的模具的相關參數符合設計要求，進而保證利用模具生產產品可達到企業加工和設計要求。還需對模具尺寸進行精細計算，確保加工零件的尺寸和技術參數滿足模具成型設計任務書的具體要求。對于機械制造模具成型設計步驟，本文以注射模具設計為例進行具體說明。
1.模具成型設計考慮的問題
注射模具設計是機械制造領域中比重較大的一類模具成型設計，其具體設計應考慮：首先是塑料材質選擇，其是否符合設計任務書的要求以及冷卻過程的收及補問題。其次是模具澆口和分型面的具體類型和參數，同時也需考慮模具制造過程的冷卻或加熱對模具的性能影響。最后是根據模具尺寸合理選用注射機，注射機選型應考慮注射機的最大注射量、鎖模力以及模具尺寸等參數，保證模具結構和零件形狀簡單實用，整個模具的精度、表面粗糙度和剛度符合設計任務書的要求，便于模具制造和加工[2]。
2.模具成型的設計步驟
（1）塑件分析
塑件分析的兩個重要考慮因素是塑件設計要求和塑件生產批量。確定塑件設計要求時，應根據塑件制品零件圖、成型工藝的實用性和經濟性進行設計，要明確塑件性質、形狀要求、尺寸精度和表面粗糙度等相關技術參數，如塑件的相關技術參數需變動時，應與產品設計人員進行商討變動可能性。塑件生產批量對塑件生產成本影響較大，對其進行分析時，首先應明確塑件的生產批量，根據其選擇合適的模具，如生產批量較小，可考慮使用簡單模具，降低生產成本。而生產批量較大時，在保證塑件質量的前提下，盡量縮短生產周期，提高生產效率，可考慮使用一模多腔或高速自動化生產模式，同時也應嚴格要求模具推出或脫模機構的控制使用。除了上述兩種重要考慮因素外，塑件分析過程應計算塑件的體積、質量和模具型腔數量，為接下來的注塑機選用做好前期準備工作。
（2）注塑機選用
根據塑件分析對塑件的體積和質量計算確定模具的結構，再進行注塑機型號的選用，明確其與模具設計相關的技術參數。這些技術參數主要包括注塑機最大注塑量，注塑壓力大小，安裝螺孔位置，注塑機模板面積、定位圈和噴嘴等相關構件尺寸，進而保證注塑機型號可以滿足實際模具設計需求。
（3）模具成型設計計算項目
完成注塑機型號的選用后，可進行模具設計計算項目，明確具體技術參數，如凹凸模尺寸計算，型腔壁厚和底板厚度的確定，以及模具加熱、冷卻系統的選型和設計。
（4）模具成型結構設計
模具成型結構設計應主要明確以下相關參數，首先是塑件成型位置以及各分型面的實際應用。其次是模具型腔數量、型腔排列的選擇。再次是模具相關零件、頂出機構以及排氣方式等相關設計。最后是根據模具總體尺寸選擇適當的模架，目前模架型號已標準化制造，可根據實際要求直接購買。通過上述參數的確定，進而繪制完成的模具成型結構圖。
（5）模具成型相關圖紙繪制
模具成型相關圖紙繪制主要包括繪制模具總裝圖和零件工作圖，其繪制過程應嚴格參照機械制圖國家標準和相應的行業規范，其繪制原則與常規機械圖畫法基本一致，需明確模具成型的形狀和澆口位置。同時制模具總裝圖的俯視圖中，可去除定模部分，只保留相應動模部分。模具總裝圖應包括模具外形尺寸，裝配尺寸、極限尺寸以及技術條件等，并編寫相應的零件明細表。
3.機械制造模具成型設計的相關技術
（1）計算機CAD/CAM輔助設計軟件
機械設計和輔助加工制造技術的大量應用，有效提高機械設計制造的研發效率，促進現代制造業的研究開發工作，我國模具成型設計發展得益于計算機CAD/CAM輔助設計的發展應用。該技術可通過計算機進行模具成型模擬設計，進而有效提高設計效率。同時該技術可以與數字、數控等技術聯用，既可進行開發設計過程中各種信息的定量表達、存儲和控制，實現模具成型設計全局優化運算，也可通過數字建模和仿真模擬和動態分析優化設計思路和要求，同時其可有效降低模具成型設計和改造成本，縮短模具成型設計時間，提高模具成型設計效率。目前計算機CAD/CAM輔助設計軟件的開發利用，實現模具軟件應用的集成化、網格化發展。如Power Solution CAD/CAM集成化系統，其可完成幾何建模、工業設計和制圖、仿真分析、數控編程、測量分析等多種功能設計，同時該系統的各功能模塊相對獨立，也可使用數據接口與其他系統聯用運行，體現該系統的開放性和兼容性。
（2）模具成型三維化設計軟件
傳統的模具成設計是二維設計過程，其已不適應現代制造行業的發展要求。而采用模具成型三維化設計軟件可以立體直觀的設計模具，設計出的三維數字化模型便于產品結構的CAE分析、模具性能評估以及加工成型過程模擬。如Pro / E和CATIA等軟件的使用，可進行模具并行工程設計。專業3D注塑模設計軟件，可實現3D型腔、型芯結構、模架配置及結構設計優化。如Moldflow Advisers三維真實感流動模擬軟件、3D Quickfill、HSC 3D4.5F、Z-mold等軟件實際設計應用效果良好。
（3）模具成型設計相關的制造技術
機械制造模具成型設計過程中，對模具的加工精度和強度有嚴格的技術要求，而常規的模具設計制造技術滿足不了這些要求，使得模具成型設計的實用性降低，同時也浪費相應的設計成本，因此需要采用先進制造技術滿足技術要求。目前可采用的先進制造技術主要包括以下3種：首先是電火花加工技術，該技術是利用火花放電產生的瞬間高溫蝕去金屬進行模具的加工成型。該技術分為電火花穿孔成型加工和電火花線切割加工兩種，電火花穿孔成型應用在型腔加工環節，而電火花線切割加工主要用于注射模、壓鑄模和熱鍛模等模具型腔成型作業[3]。其次是高速切削加工技術，該技術主要利用高速切削對高硬度、耐磨損模具材料進行加工處理。與傳統模具設計與制造相比，高速切削加工技術可有效提高模具加工效率，保障模具制造質量。最后是快速模具制造技術，該技術是快速成型技術（RPM）與常規模具制造技術的有效結合，其可以大量縮短模具設計開發時間，有效提高生產效率，節約生產成本，已成為模具設計與制造的重要技術方法。其主要包括基于RPM原型的精密鑄造模具、噴涂法、熔模鑄造以及直接制造金屬模具等具體技術方法。
三、結語
通過本文對模具設計與制造的研究現狀以及機械制造模具成型設計的闡述分析來看，與國際先進水平相比，我國機械制造模具成型設計水平差距較大，需增加模具成型設計與制造領域的研究力度，采用新設計軟件和先進模具制造技術，確保機械制造模具設計和制造向大型化、高精度、環保以及技術含量高的方向發展。
參考文獻：
[1]佛德紅.關于模具制造技術的分析[J].城市建設理論研究（電子版），2013（19）.
關鍵詞:注塑成型;模具;維護
模具是一種生產塑料制品的工具。它由幾組零件部分構成,這個組合內有成型模腔。注塑時,模具裝夾在注塑機上,熔融塑料被注入成型模腔內,并在腔內冷卻定型,然后上下模分開,經由頂出系統將制品從模腔頂出離開模具,最后模具再閉合進行下一次注塑,整個注塑過程是循環進行的。
一、模具的構成與分類
(一)模具的構成
注塑模具是由若干塊鋼板配合各種零件組成的,基本分為: A成型裝置(凹模,凸模);B定位裝置(導柱,導套);C固定裝置(工字板,碼模坑);D 冷卻系統(運水孔);E 恒溫系統(加熱管,發熱線);F 流道系統(唧咀孔,流道槽,流道孔);G 頂出系統(頂針,頂棍)。
(二)模具的一般分類
1.非塑膠模具有:鑄造模、鍛造模、沖壓模、壓鑄模等。 A.鑄造模--水龍頭、生鐵平臺;B.鍛造模--汽車身;C.沖壓模--計算機面板;D.壓鑄模--超合金,汽缸體
2.塑膠模具根據生產工藝和生產產品的不同又分為: A.注射成型模--電視機外殼、鍵盤按鈕(應用最普遍);B.吹氣模--飲料瓶;C.壓縮成型模--電木開關、科學瓷碗碟;D.轉移成型模--集成電路制品;E.擠壓成型模--膠水管、塑膠袋;F.熱成型模--透明成型包裝外殼;G.旋轉成型模--軟膠洋娃娃玩具。
(三)根據澆注系統型制的不同可將模具分為三類
1.大水口模具:流道及澆口在分模線上,與產品在開模時一起脫模,設計最簡單,容易加工,成本較低,所以較多人采用大水口系統作業。
2.細水口模具:流道及澆口不在分模線上,一般直接在產品上,所以要設計多一組水口分模線,設計較為復雜,加工較困難,一般要視產品要求而選用細水口系統。
3.熱流道模具:此類模具結構與細水口大體相同,其最大區別是流道處于一個或多個有恒溫的熱流道板及熱唧嘴里,無冷料脫模,流道及澆口直接在產品上,所以流道不需要脫模,此系統又稱為無水口系統,可節省原材料,適用于原材料較貴、制品要求較高的情況,設計及加工困難,模具成本較高。
二、注塑模具維護
注塑模具作為注塑制品加工最重要的成型設備,其質量優劣直接關系到制品質量優劣。而且,由于模具在注塑加工企業生產成本中占據較大的比例,其使用壽命直接左右注塑制品成本。注塑制品加工企業由于產品品種多,模具更換較頻繁,在完成一個生產周期后,模具一般入庫保存直到下一生產周期來臨時再拿出使用。但一些加工企業對模具保存不夠重視,使模具在保存期內發生銹蝕、表面光潔度下降等現象,造成產品質量下降、廢品率高,有些模具甚至難以再用,需重新投入大量資金另置新模,造成極大浪費。資料顯示,使用與保養在模具使用壽命影響因素中占15%～20%,注塑模具使用壽命一般能達到80萬次,國外一些保養完好的模具甚至能再延長2～3倍。但國內企業由于忽視保養,注塑模具使用壽命比較短,僅相當于國外的1/5～1/3。由于模具使用壽命短而造成鋼材加工工時和能源浪費,以及對產品質量影響所帶來的損失每年達數十億元。因此,對注塑模具的維護非常重要,具體如下
(一)加工企業的模具配備資料。首先應給每副模具配備履歷卡,詳細記載、統計其使用、護理(、清洗、防銹)及損壞情況,據此可發現哪些部件、組件已損壞,磨損程度大小,以提供發現和解決問題的信息資料,以及該模具的成型工藝參數、產品所用材料,以縮短模具的試車時間,提高生產效率。
(二)加工企業應在注塑機。模具正常運轉情況下,測試模具各種性能,并將最后成型的塑件尺寸測量出來,通過這些信息可確定模具的現有狀態,找出型腔、型芯、冷卻系統以及分型面等的損壞所在,根據塑件提供的信息,即可判斷模具的損壞狀態以及維修措施。
(三)要對模具幾個重要零部件進行重點跟蹤檢測。頂出、導向部件的作用是確保模具開合運動及塑件頂出,若其中任何部位因損傷而卡住,將導致停產,故應經常保持模具頂針、導柱的(要選用最適合的劑),并定期檢查頂針、導柱等是否發生變形及表面損傷,一經發現,要及時更換;完成一個生產周期之后,要對模具工作表面、運動、導向部件涂覆專業的防銹油,尤應重視對帶有齒輪、齒條模具軸承部位和彈簧模具的彈力強度的保護,以確保其始終處于最佳工作狀態;隨著生產時間持續,冷卻道易沉積水垢、銹蝕、淤泥及水藻等,使冷卻流道截面變小,冷卻通道變窄,大大降低冷卻液與模具之間的熱交換率,增加企業生產成本,因此對流道的清理應引起重視;對于熱流道模具而言,加熱及控制系統的保養有利于防止生產故障的發生,故而尤為重要。因此,每個生產周期結束后都應對模具上的帶式加熱器、棒式加熱器、加熱探針以及熱電偶等用歐姆表進行測量,如有損壞,要及時更換,并與模具履歷表進行比較,做好記錄,以便適時發現問題,采取應對措施。
(四)要重視模具的表面保養。表面保養直接影響產品的表面質量,重點是防止銹蝕,因此,選用一種適合、優質、專業的防銹油就尤為重要。當模具完成生產任務后,應根據不同注塑采取不同方法仔細清除殘余注塑,可用銅棒、銅絲及專業模具清洗劑清除模具內殘余注塑及其他沉積物,然后風干。禁用鐵絲、鋼條等堅硬物件清理,以免劃傷表面。若有腐蝕性注塑引起的銹點,要使用研磨機研磨拋光,并噴上專業的防銹油,然后將模具置于干燥、陰涼、無粉塵處儲存。
一副經過良好保養與維護的模具,可以縮短模具裝配、試車時間,減少生產故障,使生產運行平穩,確保產品質量、減少廢品損失,并降低企業的運營成本和固定資產投入,當下一個生產周期開始時,企業能夠順利生產出質量合格的產品。
三、結束語
首先根據經驗，在砂芯上布好射嘴及排氣塞，然后進行射砂及固化的模擬，圖1是首次射砂模擬的結果，從結果可見，部分位置存在紊流，中間隔板位置，砂流明顯分開，砂芯射不滿。由于模擬結果不理想，于是對射砂嘴和排氣塞進行優化，增加部分排氣塞，射砂嘴的直徑調整，經過多次調整及模擬后得到了合格的結果，優化后的模擬結果如圖2所示，圖中長圓柱為射砂嘴位置，短圓柱為排氣塞位置，模擬結果顯示，中間隔板位置砂流交叉融合，填充完整，其它位置砂芯完整。
2芯盒模具設計及制造
芯盒模具的結構與射芯機有關[4]，不同的企業都會根據其不同的射芯機建立相應的標準虛擬三維模架。本設計首先根據射砂模擬結果，布好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等；然后設計分形面；最后調出標準三維模架[4]，將砂芯根據要求裝配入模架中，通過布爾運算得出三維的模具型腔，并詳細設計出定位銷、導向銷、導向套、壓板、回位導桿等各種零件。設計好的模具如圖3所示。模具設計好后，根據圖紙制訂加工工藝，根據三維模型編NC程序，然后開始模具制造，制造完成的模具如圖4所示。
3制芯效果
模具設計前沒有經過MAGMA軟件的射砂模擬，所試制出的砂芯經常出現不飽滿，砂芯斷裂等缺陷（圖5所示）。通過MAGMA軟件的射砂模擬，根據射砂模擬結果，布置好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等。然后制造模具，開始制芯，把芯盒模具裝到相應的射芯機上，調試好模具，開始射砂，第一輪試制就能射出合格的砂芯，圖6是首輪試制出的砂芯，砂芯飽滿緊實，質量很好，符合要求。
4結論
MAGMA軟件射砂模塊的模擬結果與實際相符，利用MAGMA軟件射砂模塊的模擬結果來輔助模具設計，可以明顯提高模具設計的效率，且設計的模具結構更合理，減少模具調試時間，避免因為設計不合理而造成模具的多次整改，降低成本的同時也縮短了模具開發周期。
作者:謝武斌 羅超慶 黃耀光 湯宏群 單位:1.廣西玉柴機器股份有限公司 2.廣西大學材料學院 3.百色學院 4.廣西生態型鋁產業協同創新中心
參考文獻：
[1]崔怡，吳浚郊，李文珍.芯盒結構對射砂過程的影響[J].特種鑄造及有色合金，2000（3）：4-6.
[2]邁格碼（蘇州）軟件科技有限公司.2012年度用戶大會光盤[EB/OL]，2012.
【關鍵詞】RP技術；模具快速制造；工藝原理；成型方法
近20年來，制造業市場環境發生了重大的變化，用戶需求的多樣化與個性化及國際市場的一體化，使得制造商面臨更為激烈的競爭。為此，制造業在不斷探求能夠快速響應市場的生產模式和技術策略，如并行工程、敏捷制造、高速切削和快速成形等。以RP為技術支撐的快速模具制造也正是為了加快新產品開發周期，早日向市場推出適銷對路的、按客戶意圖定制的多品種、小批量產品而發展起來的新型制造技術。應用RP技術制造快速模具，在最終生產模具之前進行新產品試制或小批量生產，可大大提高產品開發的一次成功率，有效地縮短開發時間和節約開發費用。
1 快速原型技術
快速原型技術是20世紀80年代后期發展起來的一種高新制造技術，它將現代計算機技術、激光加工技術及新材料技術集于一體，其原理是根據對三維CAD電子模型進行分層切片處理，得到一系列二維截面輪廓，然后用激光束或其它方法切割、固化或燒結某種狀態材料，得到一層層的產品截面并逐步疊加成三維實體。RP技術摒棄了傳統機械加工的“去除”加工法，而采用全新的“增長”加工法，將復雜的三維加工分解成簡單的二維加工的組合。
快速原型技術成形機理和工藝控制與傳統成形（如去除成形或受迫成形）方式有很大差別，主要表現在：
（1）RP加工不是一般意義上的模具或刀具，而是利用光、熱、電等物理手段實現材料的轉移或堆積；
（2）原型是通過堆積不斷增大，其力學性能不但取決于成型材料本身，而且與成型中所施加的能量大小及施加方式有密切關系，故在成型工藝控制方面，需要對多個坐標進行精確的動態控制；
（3）在離散、堆積類型的RP中，單元體制造中能量是主動供給的，需要準確地預測與控制，對成形中的能量形式、強度、分布、供給方式以及變化等進行有效地控制，從而經由單元體的制造而完成成型。
快速成型機的控制系統只有接受三維CAD實體模型后，才能進行數據格式轉換和分層切片處理。因此，必須先在計算機上用CAD軟件構建產品的三維實體模型；或將已有產品的二維工程圖樣轉換成三維CAD模型；或采用反求技術得到三維CAD模型。然后對三維CAD實體模型進行處理。快速原型過程一般都包括CAD模型建立、前處理、原型制作和后處理等4個步驟，其工藝流程如圖1所示。
2 快速模具制造分類
快速成型技術在模具制造領域的應用主要是制作一般產品從模具設計到驗收需要相當長的一段時間，模具完成后通常都要進行試模修模，其時間要占整個制模時間的20%～30%，使模具制作周期加長、成本加大。對于小批量的生產，模具的費用占的比重很大。因此，短周期、小批量零件制造的最好方法就是利用快速成形技術制造模具。利用快速成形技術制造快速模具可分為直接模具制造與間接模具制造兩大類，已有20多種RT工藝在工業生產實際中得到應用，正在接受市場的考驗。
（1）直接制模法基于RP技術的快速直接制模法是將模具CAD的結果由RP系統直接制造成型。該法既不需用RP系統制作樣件，也不依賴傳統的模具制造工藝，對金屬模具制造而言尤為快捷，是一種極具開發前景的制模方法。直接制造的快速模具尺寸精度高、結構精巧、制造速度快，并且設計靈活，例如流道系統、冷卻或加熱管路的布置可以更為合理。直接制模材料大多是專用的金屬粉末或高、低熔點金屬粉末的混合物，也可使用專門的樹脂。
（2）間接制模法
在直接制模法尚不成熟的情況下，具有競爭力的快速制模技術主要是間接制模法。間接制模法是利用RP技術制造產品零件原型，以原型作為母模、模芯或制模工具，再與傳統的制模工藝相結合，制造出所需模具。依據材質不同，間接制模法生產出來的模具一般分為軟質模具和硬質模具2大類。利用SLS法直接制造金屬模具采用該工藝制模，所選用的成型材料一般為涂有聚合物粘接劑的金屬粉末，在快速成型機上燒結成形，獲得模具原型，由于在燒結過程中材料的收縮率較高，從而難以得到高強度模具，因此經SI另法得到的原型模具必須滲人低熔點金屬（如銅）以形成具有較高致密度的模具，這種模具一般用作生產吹塑件的模具，或工作溫度低、受力小的注射模具和壓鑄模。
3 幾種快速模具成型方法介紹
（1）噴涂法快速制模。利用RP技術生產出快速原型，將金屬（工具鋼或合金鋼）霧化噴涂到原型表面，生成1～2mm左右的金屬硬層，再在金屬層外面填充金屬珠粒或環氧樹脂進行支撐，提高其強度，然后將原型取出即可得到一個精密的模具。采用這種方法制模，成本低，生產周期短，一般用作注射模具。
（2）LOM法制作金屬模具技術。在所有的RP工藝中，尤以LOM工藝最為適宜制作實體原型。在大型原型方面，它具有其他RP工藝無法比擬的優勢。其工藝過程是以陶瓷、樹脂砂型和金屬箔為原型基體材料，按CAD層加工信息，用加熱輥和激光束逐層加熱加壓粘貼和切割原型材料，形成逐層輪廊，最終形成模具原型。該工藝可快速制作鋁、銅、鋼和鋼合金等模具零件。
（3）鑄造法快速制模。這種方法是利用各種RP工藝生產快速原型，以此原型作模型，通過鑄造方法翻制金屬模具。原型可采用SIA或SI一法生產的塑料原型，也可用FDM或SI法生產的蠟原型。采用的鑄造方法有：熔模鑄造、石膏型鑄造、消失模鑄造以及樹脂砂鑄造等。采用這種方法制作的模具較以上兩種方法，其強度有明顯的提高，因此可用于快速批量生產鋁、銅、鋼質等模具鑄件，尤其適于制作大型零件和厚壁零件。
4 結束語
快速原型技術（簡稱RP）是隨信息技術、激光技術和新材料技術發展而出現的一門新型制造技術，它解決了傳統模具制造中出現了諸多復雜問題，實現了最終產品和零件的快速制造。雖然RP技術在成本控制和開發周期方面具有較大優勢，但由于該技術形成和發展的時間不是很長（大約30余年），加工制造出來的產品難免會在精度、強度、耐用性等方面存在缺陷或瑕疵，此外，該技術不適合大型模具的快速成型，是制約RP技術的推廣應用的根本原因之一。國內外學者和專家正在不斷嘗試采用新方法，試圖沖破目前技術所存在的局限性，相信不久的將來，RP技術必定會成為制造技術的主流。在國際市場競爭激烈的今天，面對新產品開發能力疲軟的國內環境，筆者認為唯有通過思想觀念上的不斷更新和技術上的不斷突破，才能使我國的加工制造業在國際競爭中立于不敗之地。
參考文獻：
[1]袁根華. RE與RP技術在模具行業中的應用[J].模具制造，2011（10）.
[2]張勇，盧秉恒.采用RP技術的玻璃模具的快速制造[J].現代制造工程，2012（08）.
[3]張汪年，鄧寧，鞠銀燕.快速成型技術及其在模具制造中的應用[J].九江學院學報（自然科學版），2010（03）.
關鍵詞：青銅器；彌生時代；青銅武器；銅鐸；起源
一、彌生時期的青銅文化
探討日本彌生時期的青銅文化，不得不談及中國大陸青銅文化、朝鮮半島青銅文化和日本青銅文化的關系。日本學者在涉及此方面研究時，經常將以遼寧式青銅劍為代表的中國青銅文化為切入點。在此領域研究較為著名的日本學者是宮本一夫先生。宮本一夫先生以遼寧式青銅劍為代表細形青銅劍為例，對朝鮮半島的遼寧式細形青銅劍進行排列組合，并得出這些細形青銅劍的出現時間為公元前5世紀。日本出土青銅器最古老的例子是：日本福岡縣今川遺址出土的對遼寧式青銅劍和銅鏃進行再加工的例子。同樣的例子是在朝鮮半島的忠清南道松菊里遺址出土的青銅器，基本可以考慮為同一時期的。除此之外，在青銅器鑄造模具出土方面，根據資料，在近畿的和歌山蘊鏌胖煩鐾亮嗣稚前期末的銅矛的模具和陶器。北九州地區的福岡縣莊原遺址出土的彌生中期銅矛的鑄造模具以及陶器。
彌生中期開始階段的朝鮮半島的甕棺葬副葬出土的銅戈和北九州的獨特型式的銅戈有一定的區別，可以說在日本的青銅器鑄造年代是從彌生中期的前段開始的。最古老的銅鐸鑄造模具是在愛知縣的朝日遺跡中發現的，并和陶器一起出土。除了朝日遺跡之外，還有同時期的石川縣八日市地方遺跡。
武器型青銅器以北九州、中國地區較為代表性，除了中國地區的重要遺址外，還有九州地區的：福岡地域、春日地域、唐津地域、早良地域③。出土的主要是青銅劍、戈、矛，還有少量的銅鐸。銅鐸主要在近畿附近出土，主要遺址為愛知縣的朝日遺址，四國地區也有集中分布，銅鐸在彌生中后期開始向周圍地區傳播，尤其是向東和西北向傳播較為明顯。因此，日本出土青銅器主要在彌生中期的前段，集中在北九州和近畿地區，并和同時期的朝鮮半島也有一定的聯系。
二、彌生時期青銅器的明器化
對于日本列島青銅器文化的研究，日本青銅器的出現和發展主要集中在日本彌生中后期，早期和前期幾乎沒有發現青銅文化遺跡。北九州地區在青銅文化未傳播日本時，以石制型的武器為主，在彌生中期前段從朝鮮半島青銅武器后，傳入的青銅武器和日本本土石制型武器結合發展。青銅武器的出現，其原型是石制型武器，而銅鐸則不一樣。銅鐸的出現最開始就是以祭器的型式出現。九州地區的青銅器主要以武器為主，而從山陰地區開始到北陸、近畿以及東海地區的青銅器主要以祭器為主，這就是日本出土早期青銅器的差異④。
銅鐸一直作為祭器，而青銅武器早期是以實用性為基本要求，之后則逐步象征化、威嚴化，武器型態也逐步大型化，并向日本東部傳播。在劍莖上帶有雙孔的祭祀用青銅劍也隨之出現。與此同時，日本各地出現各種各樣的關于青銅器的模仿器，彌生中期后段的北九州地區出現多種青銅器的分節化，中國地區、四國地區則出現地域型青銅器。這些青銅器失去了本身原有的特性，并全都向大型化方面發展。青銅武器強調金屬光澤，銅鐸則注重紋樣造型。彌生中期后段僅闊型銅矛和突線紐式銅鐸作為祭器存在之外，眾多小型青銅器得到快速發展，青銅祭器的價值體系也相對降低。而兼具青銅武器金屬光澤和銅鐸復雜紋飾的銅鏡作為新的祭器登上了歷史舞臺。
三、結語
綜上所述，日本青銅器，主要是在彌生中期以后產生，以青銅武器和銅鐸的型式出現。以青銅劍為代表的青銅武器在型式上與中國北方地區青銅文化、朝鮮半島文化有著一定聯系。同時，不可否認日本本土石制器具對青銅器的影響。青銅器在彌生中后期，主要是作為祭器而存在的，失去了其原有的屬性，并逐步大型化。由此可見青銅器作為祭器在日本社會中扮演著重要角色，青銅器明器化現象和中國商周時期青銅禮器也有著一定的相似性。尤其青銅器在傳入日本后，各地出現各種各樣的仿制青銅器現象，并且具有一定的地域特征，青銅器在明器化方面之外，對當時人們的生活應該產生了一定的影響。同時，彌生后期青銅器逐步小型化，銅鏡作為新的祭器代替大型的青銅武器和銅鐸出現。這些現象，該如何聯系起來，并給出一個合理的解釋，這都是有待以后深入研究。
【注釋】
①石潁茂登，イシバシ，シゲト， Ishibashi S.山地方の青~器をめぐって[J].千~大學人文社會科學研究，2009（19）：215-227.
②春成，秀. 日本の青~器文化と|アジア （第3回s博國Hシンポジウム |アジアにおけるr耕社會の形成と文明への道）[J].Bulletin of the National Museum of Japanese History，2004，119.
在這個競爭激烈的時代，如何縮短產品開發時間已成為各廠商亟待研究與解決的問題。誰能在最短時間內以最少的經費推出新產品，誰就能在這個競爭激烈的年代搶得先手，保持市場的領先優勢。而目前工業生產在其應用上，產品的開發流程通常可以分為三個階段，即設計、試制以及正式量產。然而在正式量產之前，各廠商常需要投入大量的時間、人力、物力、財力去解決設計、試制的問題，在試制完成之后又需要結合設計與實際情況對產品進行改進。若能在設計、試制階段節省開發時間及費用，則對于產品的時效性以及成本競爭性有極大的幫助，因此，快速原型技術是基于以上所述的因素發展起來的。
快速模具技術可以被視為快速原型技術的延伸，讓快速原型技術原有的在開發階段的優勢直接延續應用到生產上，運用快速模具技術可以快速的量產產品，從而能夠達到快速制造的目的。如果某些產品僅作為試探市場的產品，則可以在成本最小的情況下，進行小規模少量生產，借以了解消費者的需求情況。所以，快速原型技術在廠商生產過程中有重大的意義。
1 快速模具技術概況
快速模具技術的現狀可以分為兩方面來闡述，即直接制模法（直接快速模具）、間接制模法（間接快速模具）。
1.1 直接制模法
直接制模法是運用快速原型機直接制作出可以量產的模具的型芯，在此基礎上再進行后續的加工與處理，如：型芯加工、模座安裝、頂桿的制造等，獲得模具所要求的機械性能、尺寸精度和表面粗糙度，這樣就可以得到直接用于量產的模具。
目前，能夠直接制造金屬模具的快速原型工藝包括SLS、3D-Welding、SDM、3D-Welding等。直接制模法的技術涵蓋了直接生產能夠承受較高負荷的金屬材料工件或量產用模具，有許多企業與機構以采用該方法進行產品的研發或科研，如：DTM公司、Extrude Hone公司、EOS公司、Stanford大學及Opomet公司等。
盡管直接制模法有其獨特的優點，包括制造環節簡單、能夠充分的發揮快速原型技術等，對于那些需要復雜形狀內流道冷卻系統的模具與零件，采用直接制模法有著其他方法不能替代的優勢。但是，它在模具精度與性能控制方面有較大的難度，此外模具的尺寸也受到了較大的限制。
1.2 間接制模法
間接制模法是運用快速原型機制作出一個想要得到的產品外型的原型件，在此基礎上再經過翻制的過程得到模具。較之直接制模法，間接制模法通過快速原型技術與傳統的模具翻制技術相結合制造模具，由于這些成熟的翻制技術的多樣性，可以根據不同的應用要求，使用不同復雜程度和成本的工藝。一方面可以較好的控制模具的精度、表面質量、機械性能與使用壽命，另一方面也可以滿足經濟性的要求。
間接制模法的技術涵蓋了硅膠模具、精密鑄造、金屬樹脂、金屬噴涂模、3D System等。
2 快速模具技術現狀
目前，在快速模具技術領域中最常使用的方法是以硅膠或金屬樹脂做為暫用模具的材料，其主要原因是硅膠具有良好的韌性與彈性，能夠翻制出結構復雜、花紋精細、無脫模斜度以及一些具有深凹槽的零件，金屬樹脂材料則可以替代鋼模或鋁模進行少量多樣的塑料注射成型。
對于快速模具和傳統模具的不同，可以從三個方面來考量，即：時效、成本、成型件精度。
2.1 時效
對于時效性，模具從設計到制造完成，傳統制造方法需要花費二至三個月時間。如果遇到較為復雜的模具，夾具的制作以及加工編程的復雜程度也會相應的增加，所需要花費的時間自然也增加。此外，對于一些無法使用刀具加工的部分需要制作電極采用CNC加工等。因此，傳統模具在制造模具方面將花費很多時間。
相對來說，快速原型件可以在短短的數小時內就完成加工，經過確認無誤后便可進行快速模具加工，并在精密脫蠟法制造過程中大概只需四天時間便能完成，從以上兩點便可以得出在模具加工階段便可節約不少時間。此外，在開模前若能采用一些模流分析軟件，如：Moldex、Moldflow軟件等，事先模擬注塑成型，除了可以節省試模時間外，更可以輔助設計人員正確的確定澆口的位置和數量，從而降低模具開發的失敗率。
2.2 成本
對于成本，傳統模具的制造在數控加工的過程中將會造成刀具損耗、產生廢料，尤其是在CNC加工的過程中，會大量消耗電極。相對的，快速模具制造時沒有電極消耗的問題，也不會有廢料的產生。而用價格來說的話，透明硅膠約為3～4萬元/t，金屬硅膠為9～11萬元/t，具有較好的經濟性。
2.3 成型件精度
對于成型件精度，傳統模具制造在數控加工的過程中，刀具的磨損、換刀以及多次裝夾等都會影響到模具精度。快速模具制造過程中，如果能夠妥善控制材料的收縮率，加工精度將能被有效的控制在一定的公差范圍內。
3 快速模具技術的應用
以下將舉例闡述國內外快速模具新技術的研究及應用，并對相應的應用及研究進行分析。
[關鍵詞]離心鑄造件 裂紋缺陷 預防措施
中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0045-01
離心鑄造工藝作為一種傳統與現代結合的經典鑄造工藝，被廣泛的用于鋼鐵鑄造行業，每年我國鑄件總量的15%～20%都是采用離心鑄造工藝進行生產的，離心鑄造工藝成為我國鑄造行業最為常見的鑄造工藝。隨著國家大力推行 “一帶一路”，“一帶一路”建設中，不僅我國國內需要大量地進行相關基礎建設，沿線周邊國家的基礎建設也必將迎來新的，鑄件的需求量也會大幅度增長。不言而喻，在生產鑄件的各種方法中離心鑄造方法將僅次于砂型的鑄造方法，具有舉足輕重、至關重要的地位。目前，離心鑄造件普遍存在著裂紋缺陷問題，這些裂紋的存在不但提高離心鑄造件的廢品、次品率，嚴重影響了鑄造件的質量，制約了生產企業的營運效益和長久發展，而且這些存在裂紋缺陷的鑄件在其使用過程中，可能發生各種危險的工程事故，甚至會對使用者的生命財產安全產生嚴重的威脅。
一、離心鑄造工藝
將金屬液澆入旋轉的鑄型中，使之在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的鑄造工藝稱為離心鑄造工藝。離心鑄造工藝根據鑄型旋轉空間位置的不同，可以將離心鑄造機分為立式離心鑄造機和臥式離心鑄造機兩類。對于離心鑄造機的分類也可以根據鑄型的旋轉軸方向不同，離心鑄造機分為臥式離心鑄造機、立式離心鑄造機。不同類型的鑄造機可用于不同的鑄件的鑄造。水平離心鑄造機主要用于鑄造各種管狀鑄件，如灰口鑄鐵管、球墨鑄鐵管，一般最小直徑75 mm，最大直徑3000 mm。立式離心鑄造機主要用于生產環形的鑄件和較小的非圓形鑄件。
二、離心鑄造件裂紋的種類及特征
離心鑄造工藝的不同導致其裂紋的產生溫度、位置、規模和機理也不盡相同，根據不同的分類標準，可以將離心鑄造件的裂紋缺陷進行不同的分類。根據裂紋產生的溫度范圍不同，可以將離心鑄造件裂紋缺陷分為熱裂紋、冷裂紋；依照離心鑄造件裂紋缺陷產生的位置不同，可分為深層裂紋和淺表層裂紋；按照裂紋尺寸規模，可分為肉眼可辨別裂紋和非肉眼可辨別裂紋；按照裂紋產生的次序，可以將離心鑄造件裂紋缺陷分為原生裂紋、次生裂紋等。
離心鑄造件裂紋主要分布在鑄件的表面，一般是肉眼可見，部分裂紋在鑄件內部，需要進行X光探傷才能發現。離心鑄造件的裂紋有縱裂紋、橫裂紋、斜裂紋和環狀裂紋，裂紋有的是連續的，有的是不連續的，甚至有的直接讓鑄件斷成兩節。離心球墨鑄鐵管的裂紋主要是表面圓周或者縱向的裂紋，其常見的管身裂紋和承口裂紋。
三、離心鑄造件裂紋產生的原因
通過對離心鑄造工藝的分析和新興鑄管股份公司離心球墨鑄鐵管等鑄造件在實際生產過程的深入研究，經分析總結離心鑄造件產生裂紋的原因主要有以下幾點：
（一）機械接口連接不緊密或者機械阻礙
對于離心鑄管離心鑄造機，當鐵液進入管龜模裂紋或者在承口位置鉆入管模與砂芯間隙后，有時會造成飛邊毛刺，影響鑄管收縮率，或者由于冷凝系統沒密封好，插口部位漏水，使管子收縮受到影響形成圓周向裂紋，嚴重者甚至斷裂成兩節。
（二）鑄造組織不均勻
由于模具（管模）冷卻凝固條件不均勻或者鐵液中微觀組成、濃度偏析使得部分區域組織里面珠光體的含量或碳化物含量與周邊的組織存在明顯區別、很大差異，使得在冷凝過程由于應力集中產生裂紋或者斷裂。
（三）鐵液中的化學成分
原料鐵水中各種化學成分對于鑄件裂紋的產生也有一定的影響，根據實踐研究表明，熱裂紋發生率與硫含量幾乎呈指數變化關系，含硫量越高，產生熱裂紋的溫度就越低。鋼鐵液中的硫主要來源于兩個方面，一方面是來自于原材料鐵礦石或者鋼材中，這是鐵水中硫的主要來源，另外也可能來自于烘烤模具的重油，重油中的硫粘附于鑄件的表面，從而被鑄件吸收，導致鑄件中硫含量升高，使得鑄件產生裂紋，影響到鑄件的質量。此外，鐵水中的磷含量也對鑄件的裂紋產生有一定的影響，但是其影響程度小于硫含量的影響。
（四）澆注條件
鐵液進入模具（管模）以后，鑄件（鑄管）外表面快速凝固、收縮、結殼，而模具（管模）受熱膨脹，使鑄件與模具形成間隙，已經凝固了的薄殼在里層鐵液在離心鑄造模具高速旋轉的離心力作用下產生軸向裂紋。
離心鑄造工藝的澆注條件對鑄件熱裂紋形成的影響是多方面的，不同的鑄件類型對于澆注和冷卻條件是不同的，對于薄壁鑄件，一般是要求高溫快澆，使得鑄件能夠完全、緩慢、均勻的冷卻，不至于因為溫度快速的降低而產生裂縫。對于厚壁鑄件，應該低溫慢速進行澆注。如果澆注鐵液的溫度過高，會使得鐵液的縮孔面積增大，從而降低了鑄件的冷卻速度，促進了裂縫的形成。因此，應該采用合適的溫度慢澆。
四、預防離心鑄件產生裂紋的措施
（一）及時檢查機械接口，采用密封圈進行密封
利用離心鑄造機進行鑄造件生產中，必須不斷的檢查機械接口的鏈接情況，確保鑄件在鑄造過程中不產生裂紋。在鑄造之前，應該及時檢查機械接口的緊密性，并采用專門的密封措施進行密封，確保外界的雜物以及冷凝系統漏水不能進入模具當中。同時，在澆注過程中以及冷卻過程中，都應該定期檢查機械接口的密封性。
（二）檢測鐵液中化學成分，控制硫磷含量
在澆注之前，首先，要對原材料中的化學成分進行檢測，特別是其中的硫元素和磷元素的含量。一定要按照設計要求控制硫元素和磷元素的含量，如果發現含量高于設計要求，就必須采取相關措施進行降硫、磷含量，保證原材料的質量符合生產要求。同時在實際生產過程中多采用控制硫磷含量的相關措施，對現有的工藝進行改進，改善工藝實施過程中的高硫磷的措施，優化離心鑄造工藝，降低工藝實施過程中產生多余的硫磷含量。對于球墨鑄鐵件，高硅、低鎂不能澆。
（三） 嚴格控制澆注條件
盡可能為鐵水凝固提供足量的形核核心，加強孕育處理，尤其要重視隨流孕育效果，保證管模粉加入的量與加入的均勻性，減少鐵水在高溫的停留時間。水冷金屬型離心鑄造生產過程中應該防止由于溜槽震蕩產生鐵液濺出、翻出情況。注意控制工藝參數，注意離心機冷凝系統中機頭的冷卻水布局，涂料涂刷均勻，鑄件各個部位冷卻均勻性良好。
在離心鑄造澆注過程中，嚴格控制澆注鐵液的溫度和冷卻時的環境溫度，保證鑄件不會因為溫度降低過快，而產生冷裂紋，或者因為溫度降低過慢，而產生熱裂紋。嚴格按照設計要求的溫度進行澆注，對于冷卻溫度也要遵守設計要求。
離心鑄造件的裂紋問題是影響鑄造件質量的主要因素，因此需要在實際生產過程中從鑄造工藝、鑄造環境、鑄造條件和鑄造材料等多方面進行控制，以便科學有效的提高離心鑄造件的質量，來確保離心鑄造件的生產和使用安全。
參考文獻：
[1] 王志軍.L245熱軋卷邊部裂紋缺陷產生原因分析與對策[J].連鑄， 2012，1（6）：33-35.
[2] 范英俊.離心球墨鑄鐵管工藝及裝備[J].2001.
[3] 李體豐，池乾勇.離心鑄造輥件裂紋缺陷的預防措施[J].現代鑄鐵， 2007，27（5）：26-28.
[4] 劉景武.立式離心鑄造件裂紋缺陷分析與對策[J].現代鑄鐵， 1996（3）：39-40.
關鍵詞：收縮率；機械加工余量；工藝補正量
本次加工的加工條件我們選擇天爐為5t/h的規格，液態鐵出爐溫度維持在1400℃以上、1450℃以下，機械加工類型為濕型，使用的造型機型號為Z2140型。鑄件材質的牌號為HT200，選用Z878號制芯機，后橋箱體的總重量共計120kg，其外形尺寸大約為79.1cm*45cm*31.3cm,其內壁的厚度大約在1-3cm之間。
1關于工藝要點的介紹
影響到灰鑄鐵件收縮率的因素是有很多的，尤其是箱體鑄鐵件更是容易受到外界因素的影響，例如液態鐵自身的化學成分、灌注的溫度以及該鐵質鑄件在結構上的特點等等。其中影響最大的因素就是液態鐵的化學成分和澆注溫度了，這兩部分參數如果存在差異，往往會出現較大的尺寸差異，哪怕是同一爐的材料都會存在較為明顯的區別，也許收縮率會高達1%左右。對于箱體鑄件來說，對于尺寸精度的影響除了收縮率之外，如果出現了錯箱和偏芯的情況，都是很容易在加工過程中出現誤差的，所以這樣看來，應該采取一系列有效的工藝措施，提高工藝參數的精度，才能生產處更為合格的零部件來，有效消除誤差的影響。
2關于確定施工工藝的參數
對于施工工藝的選擇應該充分結合零件特點，應該選用適當的分型方式，而澆注系統也應該符合零件加工自身的需求，可選用開放式系統。對于外模來說，應該選用漏模造型，來保證加工質量。在該零件頂部，應該留出大約3毫米，在側面應該保證有3毫米的加工余量，1毫米的撥模斜度也要有效保持，在中間留有一個加工孔洞，φ在30cm，收縮率大約控制在1%左右。在進行后橋箱加工的時候，用底部的兩個加工平面來對高度尺寸進行定位，而用側面加工平面來對寬度進行定位。后橋箱寬度控制在27.8cm，高度控制在36.8cm，對于收縮率給整體尺寸造成的影響已經可以忽略不計，并且由于我們在機械加工的過程中采用了浮動定位的方式，所以大大減少了錯箱給加工尺寸造成的影響，在橫向的寬度和縱向的高度的加工上，進行計算之前也已經計入了收縮率的尺寸，所以已經沒有采取其他工藝措施的必要了。整個元件加工的縱向尺寸比較大，并且其內部結構也較為復雜，應該予以足夠的工藝措施才能保證其質量。在加工時，我們可以將1毫米的工藝補正量置于法蘭背面，避免整體結構的強度帶來減損。方法蘭連接孔處的R槽左右各增加1mm寬度,長度適當加長,這樣既利于裝配,又可以起一定的防夾砂作用。箱體類灰鑄鐵件處于阻礙收縮狀態,鑄件收縮較小,但在后橋底部尤其Φ352mm圓盤底部處壁厚較厚,收縮阻力小,收縮較大,因此在Φ352mm圓盤底部機械加工余量每邊增加1mm,形成從圓盤頂到圓盤底設計成不同的機械加工余量。如圖2所示。為防止芯頭處產生擠砂缺陷,在芯頭一周設置1.5mm×15mm防壓砂環(圖3中A處所示)。同時為了防止砂芯產生上漂現象,在上芯頭及中間Φ300mm自帶圓砂芯處設置壓砂環(圖3的B處所示)。內腔各球形塔子按圖紙要求高度,增加圓弧半徑,以防止偏移而造成螺孔打穿(圖4)。
3關于模具結構
首先設計一個3cm寬、3cm高的法蘭，將其置于外模和形板連接之處，對于定位銷孔具有良好的定位作用，并且為以后的維護工作中可以重新實質新的銷孔提供了很大的便利。另外出于增強模具本身強度的考慮，也可以將適當數量的加強筋鋪設在模具內腔里，加強筋頂部應該達到分型面，確保外模和漏模框之間存在0.5毫米的間隙。在整個芯盒中間應該放置筋板，并且鑲在構件內部，這樣就可以有效糾正筋板的位置，也給以后的更換提供了很大的便利。對整個結構來說，軸承孔塔子不應該做成活塊，所以應該留有大約5毫米的加工余量。在設備的后部，應該在端面上設置一個滑塊，一方面可以讓制芯環節更加簡便，另一方面也可以及時對結構進行調整，避免設備被進一步磨損。在活塊以及整個芯盒之間，應該做出45°的倒角，這樣才能避免在散沙墊上出現活塊，并且為了達到良好的透氣效果和利于清潔，也應該在芯盒底部布置一些孔洞。上下兩部分的砂芯本身具有較大的面積，但是其內部結構較小。芯盒在結構上比較開放，所以其本身不具有太高的強度，為了加強其強度和剛度系數，應該在其底部和側面布置加強筋。
結束語
結合上文所談，我們在進行該箱體鑄造之前首先制造了一個木模，并且根據這個試制的木模取得了一些參數，但該木模的加工方式為手工制造，所以難免出現一些影響因素，參數的測量上或多或少存在著一些缺陷。除此以外，也沒有針對想類似的機械鑄造模具進行制造，所以我們在進行設計的時候，應該注意增加模具內壁的厚度，相比之下在長度方向的厚度則更為重要了，如果模具加工中出現了較大的誤差，我們也能進行彌補，提高模具的加工水平。這種箱體零件在設計中，應該注意不應出現在上箱部位和下箱部位出現面積較大的平面，所以如果在加工中發現較大的平面，應該增加強加筋的使用，一方面可以避免夾砂，另一方面也不會影響到機械曲面本身的厚度，讓整個機械的造型更加美觀，有效加強了該設備的結構性和功能性。
參考文獻
[1]呂建強.后橋箱體機械造型模具設計[J].鑄造,2007,56(1):84-85.
[2]秦秀文.三輪汽車聯體后橋箱體的改進設計[D].長春：吉林大學,2011.
[3]雷麗萍,陳森燦.汽車后橋殼的液壓脹形工藝及模具設計[J].精密成形工程,1996(2):9-13.
[4]宋娟,谷鳳金.轎車后橋半軸骨架油封模具設計與制造[J].煤炭技術,2000,19(3):56-57.
[5]王建中,蔡有杰.農用拖拉機后橋箱體加工精度評定方法[J].農業與技術,2006,26(2):176-179.
關鍵詞：鋁壓鑄模具 壽命 影響因素
1引言
鋁壓鑄模是社會當前階段應用較為廣泛的模具，因為生產周期長、投資高與制造精度高等，所以其造價相對較高，對于鋁壓模具的使用壽命有較高的要求[1]。然而因為材料、機械加工與使用等一系列各種實質因素的影響，經常導致模具過早失效從而發生報廢現象，導致極大的浪費后果。經過對模具的選材、設計、制造與使用等各個方面進行分析影響鋁壓模具使用壽命的主要因素與相關的注意事項。
2鋁壓鑄模具的材料分析
模具材料對于模具壽命的作用體現于模具材料的選取是否合適，材質是否合理與使用是否正確這三個具體方面。當進行開模頂件的過程時，型腔表面上會承受著較大的壓應力。發生數千次的壓鑄之后，模具表面將會出現龜裂等各種缺陷。當前階段鋁壓鑄模具材料為H13 鋼，對應于國內牌號為4Gr5MoV1Si，成為應用較為廣泛的模具材料，這屬于冷熱疲勞抗力、斷裂韌性與熱穩定性高的熱作模具鋼[2]。
3鋁壓鑄模具的壽命影響因素
⑴結構設計
在模具設計手冊中有分析到鋁壓鑄模設計的相關注意事項，應當強調的為模具結構設計需要盡量防止尖銳的圓角與過大的截面變化。尖銳的圓角導致的應力集中能夠達到平均應力的10倍。同時需要注意因為結構設計不合理導致后續熱處理發生變形開裂現象，為了能夠防止熱處理變形和開裂現象，截面尺寸應當保證均勻形狀與對稱簡單的標準，盲孔盡量形成通孔的狀況，在必要的情況下能夠開工藝孔。
⑵機加工
不合適的機加工容易導致應力集中，當光潔度不足與機加工缺乏完全均勻地消除軋制鍛造所構成的脫碳層，都可能會使得材料的發生早期失效。同時在加工模具的具體過程中，較厚的模板不可以使用疊加的方法來保證其相應的厚度。在加工冷卻水道過程中，兩面加工過程中應當注重保持同心度。若頭部發生拐角現象，而且不能夠相互同心，然而在實際的使用過程中，相連的拐角處就會發生開裂[3]。
⑶磨削和電火花加工
磨加工時間容易使得金屬表面出現局部過熱現象，形成高的表面殘余應力和組織變化等方面，可能會促使磨削裂紋的產生。同時原始組織發生預處理不當的情況時，碳化物偏析、晶粒粗大與回火不充分等方面都會導致磨削裂紋。所以在保證材質的狀況下，應當注意選取合適的冷卻液控制磨削加工冷卻。電火花加工可以在發生淬火回火后的模具表面產生淬火馬氏體的白亮淬硬層，其相應的厚度是由加工過程中電流強度與頻率所決定的。
⑷熱處理
熱處理不當是引起模具發生早期失效的主要原因。熱處理的變形現象主要是由熱應力與組織應力導致產生的。如果應力超過屈服強度時，材料則會發生塑性變形，如果當應力超過強度極限時則會導致零件淬裂。鋁壓鑄模具在具體的熱處理時應當要重要一下幾個方面。
①鍛件在沒有冷卻到室溫時，應當要實行球化退火。
②進行粗加工后與精加工過程之前，應當增加調質處理。
③進行淬火過程時應當注意鋼的加熱溫度與保溫時間以防止奧氏體粗化。
④進行熱處理過程時應當注意型腔表面的脫碳和增碳。
⑤進行氮化過程時應當注意氮化表面不允許存在油污。
⑥進行兩道熱處理工序過程之間，當上一道溫度下降到手能夠觸摸時則可以進行下道。
⑦使用靜態淬火法、鹽爐淬火與專用夾具淬火等各種方式從而減少熱處理變形。
⑧跟蹤采用先進熱處理設備與工藝，能夠提升模具表面光潔度，有利于控制熱處理變形。
⑸生產操作
當鋁壓鑄模具確定壓射速度時，相應的速度不可以太高，速度過高會導致模具發生腐蝕與型腔與型芯上出現沉積物增多的結果，然而過低則會容易使得鑄件發生缺陷[4]。所以對于鋁壓鑄模最低壓射速度應當為18m/s，相應的最大壓射速度不應當大于53m/s，平均的壓射速度應當為43m/s。模具在具體使用過程當中應當嚴格控制鑄造工藝流程。在工藝允許范圍之內，應當降低鋁液的澆鑄溫度與壓射速度，有利于提升模具預熱溫度。
4結束語
影響鋁壓模實質使用壽命的原因有許多，都涉及到多個具體方面，對于制造業領域而言， 應當正確地設計模具結構，精確地制造模具零部件，制定合理有效的熱處理工藝標準[5]，按照工藝規范合理的使用模具，并且能夠進行及時地維修維護，能夠充分發揮出模具材料的相關性能，有效地提升鋁壓模質量與使用壽命。
參考文獻：
[1]蔣昌生，熊員眾.模具材料及使用壽命[M].江西人民出版社，1982.
[2]劉喻銘.金屬熱處理常見工藝技術五百種與質量分析防治及最新標準應用、常用參數速查實用手冊[M].北方工業出版社，2006.
[3]QROTM90 Supreme. Alloy Digest ，1992（ 2） ： TS509
