鑄造模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)中國(guó)雖然是鑄造大國(guó),但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó),中國(guó)鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之國(guó)家還有很大差距.鑄造工藝方法以砂型鑄造為主.鑄造模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)中國(guó)雖然是鑄造大國(guó),但遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó),中國(guó)鑄造工藝水平、鑄件質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等較之國(guó)家還有很大差距.鑄造工藝方法以砂型鑄造為主,其中手工、半機(jī)械化造型仍占很大比例,但近年來中國(guó)壓鑄工業(yè)發(fā)展迅速,每年保持7%～10%的增長(zhǎng)速度.中國(guó)的汽車工業(yè)也正在成長(zhǎng)過程中,為了減輕汽車重量,轎車的鋁、鎂輕金屬用量將進(jìn)一步增長(zhǎng),這就對(duì)壓鑄件提出了更高的質(zhì)量要求.中國(guó)鑄造工藝裝備同國(guó)家相比還有一定差距.20世紀(jì)90年代以前,鑄造模具的設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)的很少,制造也主要以普通萬能設(shè)備為主.進(jìn)入90年代,巨大的市場(chǎng)需求,特別是汽車、摩托車業(yè)的快速發(fā)展,極大地推進(jìn)了中國(guó)鑄造模具業(yè)的發(fā)展.同時(shí)隨著合資和獨(dú)資企業(yè)的介入,國(guó)外的模具設(shè)備和制造技術(shù)的引進(jìn),促使國(guó)產(chǎn)鑄造模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平逐步提高,一些企業(yè)已經(jīng)具備設(shè)計(jì)和制造大型精密模具的能力,如一汽鑄造有限公司鑄造模具廠設(shè)計(jì)制造的一套3400t壓鑄機(jī)用的壓鑄模具,總重達(dá)33.5t,是目前國(guó)產(chǎn)壓鑄模中大的模具.20世紀(jì)90年代以來,鑄造模具業(yè)在設(shè)計(jì)和制造方面的主要變化有:(1)模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高,高新技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證.CAD/CAM/CAE的應(yīng)用,顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性,CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù).CAD/CAM一體化技術(shù)已在鑄造模具業(yè)中廣泛使用,目前二維設(shè)計(jì)使用的軟件主要是AutoCAD,三維設(shè)計(jì)使用的軟件比較多,主要有Pro/E、UG、Cima-tron等.目前一汽鑄造模具廠的3D設(shè)計(jì)已達(dá)到95%以上,在三維設(shè)計(jì)后使用三維虛擬裝配檢測(cè)技術(shù)對(duì)裝配干涉進(jìn)行檢查,保證了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保了設(shè)計(jì)和工藝的合理性.三維數(shù)據(jù)經(jīng)過CAM軟件編輯,NC代碼直接傳輸?shù)綌?shù)控設(shè)備上進(jìn)行模具加工.數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用,保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量,大大提高了模具的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率.CAE技術(shù)也在逐步運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中,運(yùn)用CAE技術(shù)模擬金屬的充填過程、分析冷卻過程、預(yù)測(cè)成形過程中可能發(fā)生的缺陷以及產(chǎn)品開發(fā)前期的凝固模擬,大大優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì),縮短了試驗(yàn)時(shí)間.一汽鑄造有限公司鑄造模具廠在一些大型復(fù)雜模具,如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體模具的設(shè)計(jì)中已經(jīng)開始應(yīng)用CAE技術(shù)對(duì)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析,工藝成品率得到極大提高.(2)銑削加工是型腔模具加工的重要手段.高速加工(High Speed Machining,簡(jiǎn)稱HSM)是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特徵的加工技術(shù),具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(可達(dá)60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在模具加工中日益受到重視.高速加工技術(shù)引入模具工業(yè),提高了模具精度,大大縮短了模具制造時(shí)間.研究表明,對(duì)于一般復(fù)雜程度的模具,HSM加工時(shí)間可減少30%以上.目前,模具企業(yè)為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,采用高速切削加工技術(shù)越來越多.HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料模具等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm.在生產(chǎn)中采用數(shù)控高速銑削技術(shù),可大大縮短制模時(shí)間.經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面,僅需略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光時(shí)間.增加數(shù)控高速銑床,是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一.(3)電火花加工在鑄造模具制造中是不可缺少的工藝方法.電火花加工對(duì)于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的方案.日本沙迪克公司的直線電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控電火花成型機(jī)床具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn).瑞士夏米爾公司的電火花成型機(jī)具有的P-E3自適應(yīng)控制系統(tǒng)、PCE能量控制系統(tǒng)及自動(dòng)編程專家系統(tǒng),在鑄造模具制造中有其不可替代的作用.(4)精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來越高.現(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm,鑄造模具的精度要求也達(dá)到10～20μm.目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的檢測(cè)設(shè)備有意大利、美國(guó)、德國(guó)等具有數(shù)字化掃描功能的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī).如一汽鑄造有限公司鑄造模具設(shè)備廠擁有德國(guó)生產(chǎn)的1600mm×1200mm坐標(biāo)測(cè)量機(jī),具有數(shù)字化掃描功能,可以實(shí)現(xiàn)從測(cè)量實(shí)物到建立數(shù)學(xué)模型,輸出NC代碼,終實(shí)現(xiàn)模具制造的全過程,成功地實(shí)現(xiàn)逆向工程技術(shù)在模具制造中的開發(fā)和應(yīng)用.這方面的設(shè)備還包括:英國(guó)雷尼紹公司的高速掃描儀(CYCLONSERIES2),該掃描儀可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm.利用逆向工程制作模具,具有制作周期短、精度高、一致性好及價(jià)格低等許多優(yōu)點(diǎn).(5)快速原型制造鑄造模具已進(jìn)入實(shí)用階段,LOM、SLS等方法應(yīng)用的可靠性和技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平.(6)模具毛坯快速制造技術(shù).主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹脂砂實(shí)型鑄造等技術(shù).(7)用戶要求模具交付期越來越短、模具價(jià)格越來越低.為了保證按期交貨,有效地管理和控制成本已成為模具企業(yè)生存和發(fā)展的主要因素.采用的管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)集成化管理,對(duì)于模具企業(yè),特別是規(guī)模較大的模具企業(yè),已是一項(xiàng)極待解決的任務(wù).如一汽鑄造模具廠基本上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理,從生產(chǎn)計(jì)劃、工藝制定,到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計(jì)、核算等,普遍使了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng),廠內(nèi)各部門可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享信息.利用信息技術(shù)等高新技術(shù)改造模具企業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)已成為必然.