铸造金属模具设计与制作研究

铸造金属模具设计与制作研究

韩坤男

中车大连机车车辆有限公司        辽宁大连      116022

摘 要：随着金属模具在机械化生产、自动化生产中的广泛使用，铸造金属模具成为铸造模具产业发展的新方向，因此深入研究铸造金属模具的设计和制作方法有着重要的意义。为此，本文就此展开阐述及分析。

关键词：金属模具；铸造；设计；制作；研究；

随着我国工业的蓬勃发展，对金属模具的需求越来越大，同时对金属模具的质量要求越来越高，由此，传统的金属模具的铸造方法已经无法满足新时代下的工业发展，加大力度研究铸造金属模具的设计及制作方法刻不容缓，当前，数控机床的加工以及更多的金属模具铸造方法的广泛使用，推动了我国铸造金属模具行业的长远发展。

一、铸造金属模具设计原则

在设计金属模具时，第一，要考虑实际的生产状况，结合生产现状，使设计方案具有可操作性；第二，在确保金属铸件质量的前提上，简化制作流程，节约成本；第三，在保证模具使用性能的情况下，例如强度、刚度等，尽量减轻模具的重量，进而降低劳动强度；第四，设计金属模具铸造方案时，首选成熟完善的铸造工艺，使金属模具在生产制作时可以保证操作的安全性和便捷性。

二、金属模具铸造制作的加工方法

当前，铸造金属模具常用的材料是铝合金或是灰铸铁，在制作的过程中，通常借助机械设备进行加工。受到铸件的质量、尺寸、形状等多方面的需求影响，选择合理的铸造金属模具的制作方法有着重要的意义，常用的金属模具制作方法有以下几种：

（一）通用加工方法

  一般的加工方法指的是削切加工方法，借助车、铣、镗等金属削切机床，进而使金属模具加工成型的制作方法。由于这类削切机床设备应用普遍，且加工成本相对较低，这种方法被广泛地应用到各类金属零件模具加工中，也是最传统的金属模具制作方法。其中包括普通削切机床加工、精密削切机床加工、雕刻机加工等。值得注意的是，使用削切加工法制作金属模具时，对加工的技术水平有着一定的要求，在模具后工序中，要求进行手工精细加工，因此，制作出的模具精度较好。

（二）铸造加工方法

  当前，常用的金属铸造加工方法有锌合金铸造、低熔点合金铸造、肖氏铸造法、铍铜合金铸造等，这种金属模具制作方法的主要技术是铸造技术，其制作过程呈流水线状态，因此，模具的加工精度一般，个别铸造法需要进行后工序加工，例如肖氏铸造法需要后期进行表面处理等。在采用金属模具铸造加工方法时，值得注意的是对模具加工刀具的选用，应选择具有良好性能的材料作为刀具材料，例如硬度高、强度大、耐磨性好、韧性足、耐热性高、传热性好等，同时也要充分的考虑材料本身的化学性能、工艺性能以及经济性，当前常用的材料一般有高速钢、陶瓷、硬质合金、工具钢等。其中，高速钢具有较高的硬度、强度、韧性和耐磨性等优点，同时其工艺性能较好，是精密性高、刃形复杂刀具的材料，也是当前国际上使用最广泛的刀具材料之一[1]。

（三）数控加工方法

随着计算机信息化的发展，数控加工方法逐渐成为金属模具制作的主要加工方法。程序员将零件的加工要求，包括零件的材质、规格、尺寸等信息、机床的特征、系统规定的指令格式编制成数控系统指令，利用数控系统指令控制数控机床，进而进行加工制作，实现自动化控制。通过数控加工方法制作的金属模具其形状、尺寸、规格以及各项指标都具有高精密度的特点，再有利用数控加工方法进行制作，可以在一定程度上节约人力资源成本，同时还可以有效地缩短金属模具生产制作周期，其工艺性更强，灵活性更高，效率更明显，是当前使用最广泛的金属模具制作方法。

（四）特别加工方法

  随着科技的发展，更多类型的金属模具铸造加工方法逐渐的应用到金属模具铸造的制作中，当前比较成熟的金属模具特殊加工法有冷挤压加工、超声波加工、电加工、电解磨削、电铸等。由于依托科学技术，因此对其加工技术有着一定的要求，例如电加工需要的技术要求是电极的制造，超声波加工需要悬挂模型等。同时其加工的精度也较为精密，在未来的发展中，更多的加工法将不断的被创新，同时也将逐渐的被广泛的应用，进而铸造出高质量的精密金属模具[2]。

三、当前金属模具铸造中存在的问题以及未来发展方向

（一）当前存在的问题

近些年来，随着我国铸造模具产业的稳定发展，在铸造金属模具上有了极大的进步，然而在发展中存在的问题却不能忽视。首先，由于我国铸造模具产业发展起步晚，产业基础相对薄弱，导致相关的铸造企业的生产规模较小，工艺及设备相对落后，使其生产的产品长期处于中低端水平；其次，目前铸造模具产业发展及管理粗放，其中生产投入高、生产效率低，产品经济效益差现象明显，同时在生产过程中还存在高污染高消耗等问题；最后，当前金属模具设计缺乏自主创新能力，产品在全球市场中缺乏竞争力；等等。当前存在的问题，都是严重制约我国铸造金属模具设计和制作的重要因素，影响着我国铸造模具的长远发展。

（二）未来发展的方向

随着我国工业的发展，工艺技术水平的不断提升，在信息智能技术的依托下，我国铸造金属模具设计及制作的未来发展方向主要体现在以下几方面：

1.在新时代发展中，借助工业、科技等与铸造产业相关的领域高速发展的东风，对当前的产业结构和生产规模做出适当的、合理的调整，即可以满足自身发展需求，同时又顺应了新时代的发展趋势，更好的迎合市场。

2.随着互联网信息化在各个领域的普及，铸造模具行业向智能化发展势在必行，打造智能性、环保型的精密高精密模具，为其他产业的发展服务，其中新能源产业（风力发电、汽车等领域）、生物产业（医疗器械方面）、新兴战略型产业（节能环保方面）以及高端精密设备制作产业等[3]，都是铸造模具产业未来发展的重要产业领域。

结束语：随着更多先进的金属模具铸造设计方案和制作方法的创新，使我国当前金属模具铸造的工作效率以及质量标准有了很大幅度的提升，然而，面对当前的国际市场需求以及我国模具铸造行业的长远发展，对铸造金属模具的设计及制作的研究任重而道远，因此，只有不断的研究创新，才能促进我国工业长远稳定的发展。

参考文献：

[1] 贝添辉, 张达. 铸造金属模具设计与制作分析[J]. 百科论坛电子杂志, 2020，(03):111-112.

[2] 王宇, 刘璇. 铸造金属模具设计与制作分析[J]. 建筑工程技术与设计, 2021, (02):002-003.

[3] 侯银海, 赵军华, 郭建华,等. 金属铸造模具制造工艺设计分析与应用[J]. 铸造技术, 2020, (07):316-317.