陳志鋒

摘要：隨著技術(shù)的發(fā)展，在模具設(shè)計(jì)與制造方面也進(jìn)行了一定的優(yōu)化創(chuàng)新，不論是鍛造工藝還是模具設(shè)計(jì)都得到了提升。對(duì)于當(dāng)前模具設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展，已經(jīng)與3D打印技術(shù)相結(jié)合，把3D打印技術(shù)運(yùn)用到鍛模教具的設(shè)計(jì)中和制造中，進(jìn)一步的提高設(shè)計(jì)制造效率，降低生產(chǎn)成本，滿足個(gè)性化和小批量的生產(chǎn)需求。本文也就對(duì)此展開探究，分析在模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的鍛模教具3D打印與制造。

關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì);鍛模教具;3D打印與制造

引言：3D打印作為極快成型技術(shù)的一種，也被稱之為增材制造，是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。不能具有節(jié)能高效的優(yōu)勢，還能適合于新產(chǎn)品的開發(fā)以及個(gè)性化的需求。被運(yùn)用于鍛模教具制造中，融入了3D打印的優(yōu)勢，節(jié)能高效更加滿足學(xué)校教學(xué)的需求。

1.??? 模具設(shè)計(jì)

模具設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)數(shù)字化設(shè)計(jì)，是利用數(shù)字化設(shè)計(jì)工具進(jìn)行的模具的設(shè)計(jì)。這里的模具一般是在工業(yè)中的一些產(chǎn)品，也是可以成批生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品零部件的一種生產(chǎn)工具。而模具直接關(guān)系著工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、效益以及新產(chǎn)品的開發(fā)能力。目前工業(yè)發(fā)展中，一般都是采用模具生產(chǎn)[1]。

目前，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)開設(shè)了相關(guān)的課程，培養(yǎng)模具設(shè)計(jì)制造的專業(yè)人才。隨著模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展，為了進(jìn)一步的提高制造效率和降低成本，一些新技術(shù)也就被引入并運(yùn)用到模具設(shè)計(jì)制造中，3D打印技術(shù)就是之一。3D打印技術(shù)結(jié)合相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，為模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)發(fā)展帶來了新的發(fā)展，不僅提高了設(shè)計(jì)和制造的效率，還有效的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。就比如鍛模教具，作為教學(xué)的輔助工具，隨著教具的更新?lián)Q代，在教學(xué)上也需要與時(shí)俱進(jìn)，才能培養(yǎng)出滿足社會(huì)發(fā)展的技能人才。3D打印技術(shù)的運(yùn)用，解決了學(xué)校因?yàn)榻叹咧圃炖щy和成本高而更新困難的問題，滿足教學(xué)要求。

2.??? 鍛模教具3D打印與制造

2.1? 鍛模教具

鍛模教具輔助教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。就必須要求具有一定的真實(shí)性，能夠滿足現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)。對(duì)于教具要求：一般鍛模教具必須要用真實(shí)的鍛件設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)模型，鍛模教具的設(shè)計(jì)要適中，而且還要輕便易攜帶，還需要滿足低成本。再次要求上，鍛模教具的設(shè)計(jì)與制造就需要注意：鍛模教具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)和方法，三維造型相關(guān)軟件的應(yīng)用，以及3D打印機(jī)的使用。首先完成模具設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行實(shí)體造型，最后進(jìn)行3D打印成型[2]。

也就說，對(duì)于鍛模教具的設(shè)計(jì)制造，不緊要掌握鍛模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，可以利用專業(yè)的理論知識(shí)，完成模具設(shè)計(jì);還要能夠利用相關(guān)的軟件，必用專門的軟件來完成鍛模教具的造型;此外還需要利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件及先進(jìn)的3D打印技術(shù)解決實(shí)際問題。

2.2? 鍛模教具的設(shè)計(jì)

鍛模教具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要是一些理論知識(shí)，要完成設(shè)計(jì)就必須要熟練其基礎(chǔ)知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)流程。其具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容就包括了模膛設(shè)計(jì)、模膛排布、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。因此一般設(shè)計(jì)的流程為：鍛件圖——冷鍛件圖設(shè)計(jì)——制坯模膛設(shè)計(jì)——熱鍛件圖設(shè)計(jì)——鍛模膛設(shè)計(jì)——鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

那么在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，就必須要明確相關(guān)的理論性知識(shí)，掌握設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)規(guī)范，嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。才能設(shè)計(jì)出合

格的鍛模教具。在模具設(shè)計(jì)中，也涉及到了相關(guān)的軟件，比如Mold Planner模具設(shè)計(jì)輔助軟件，設(shè)計(jì)者就需要熟練的操作軟件，提高設(shè)計(jì)效果。

2.3? 鍛模教具3D造型

本次研究鍛模教具在完成設(shè)計(jì)之后，就需要進(jìn)行3D造型。鍛模教具的3D造型，這里造型就涉及到相關(guān)軟件技術(shù)，最常見的就是PRO/E。

PRO/E軟件技術(shù)是屬于模具和產(chǎn)品設(shè)計(jì)三維的軟件，具體是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)的結(jié)果反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。是采用模塊化的方式，用戶根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)等。利用軟件功能，讓設(shè)計(jì)更加的快捷和準(zhǔn)確，講個(gè)階段的設(shè)計(jì)結(jié)果通過3D形式呈現(xiàn)出來，就包括了鍛件圖、冷鍛件圖、制坯模膛、熱鍛件圖、鍛模膛、鍛模結(jié)構(gòu)。為后續(xù)的3D打印提供數(shù)據(jù)文件[3]。

這里需要注意的是，在鍛模教具3D造型的過程中，操作人員一定要熟練的掌握并使用PRO/E軟件技術(shù)，可以利用軟件技術(shù)才能完成相關(guān)的操作。否則就無法呈現(xiàn)出鍛模教具的3D造型。

2.4? 鍛模教具3D打印成型

在完成造型之后，接下來就需要進(jìn)行3D打印成型。就涉及到3D打印技術(shù)，3D打印是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用一定材料逐層打印的方式構(gòu)造物體。經(jīng)常被用于模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。3D打印存在許多不同的技術(shù)，主要針對(duì)的是可用材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印經(jīng)過三維設(shè)計(jì)、切片處理，最后才完成打印。一般的操作是將一些模型文件導(dǎo)入到打印機(jī)相關(guān)的軟件中，然后獲得鍛模教具[4]。

在實(shí)際的打印中，需要注意打印進(jìn)的可打印的范圍以及鍛模教具的便捷性，考慮打印的時(shí)間;還需要重視材料的選擇，確保鍛模教具可以快速的成型，并且符合相關(guān)的要求。一般材料選擇ABS材料，是一種高強(qiáng)度、高韌性并且易于加工成型的熱塑型高分子結(jié)構(gòu)材料，該材料成型的溫度為180-250攝氏度，在其打印中更好的成型。此外，對(duì)于3D打印在參數(shù)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注意一些問題，比如因?yàn)殄懩ＤＬ攀怯珊芏嗲娼M成，如果打印中的層高參數(shù)設(shè)計(jì)不符合其要求，就會(huì)影響產(chǎn)品表面質(zhì)量，層高越小，型腔就光滑，產(chǎn)品也就越美觀，反之越粗糙。一般的層高都是采用0.1mm;還需要注意鍛模教具的強(qiáng)度，在實(shí)際的打印過程中，因?yàn)閮?nèi)部支撐關(guān)系著其形狀，所以很容易影響其形狀，所以要注意太少，最后對(duì)于鍛模教具的外壁，在打印制造中盡可能的要厚一些，一般可以采用0.8mm。

可見端木教具的3D打印成型是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而且在成型過程中還會(huì)受到一些因素的影響，為了保證鍛模教具成型的質(zhì)量，就需要操作人員一定要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)操作，熟悉相關(guān)的軟件。這里涉及的軟件為maker ware軟件，專用來切片，切片效果非常高，在實(shí)際的打印中獲得了廣泛的運(yùn)用。

3.??? 結(jié)束語

鍛模教具3D打印與制造，是當(dāng)前模具發(fā)展的一個(gè)重要的內(nèi)容。對(duì)3D打印技術(shù)的運(yùn)用，進(jìn)一步的促進(jìn)了模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展。本文對(duì)于其的分析，是在模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析鍛模教具3D打印制造的具體過程和操作，就包括了鍛模教具的設(shè)計(jì)、3d造型和3d打印成型。在實(shí)際的3D打印制造中，涉及到學(xué)科知識(shí)非常多，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，相關(guān)操作人員一定要掌握熟練的理論知識(shí)和相關(guān)的軟件。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 李曉波.模具制造新技術(shù)應(yīng)用前景[J].金屬加工（冷加工），2020（06）：13-15.

[2]?? 王麗娟，馬世博，高穎，魯素玲，閆華軍，王偉.基于模具設(shè)計(jì)的鍛模教具 3D打印與制造[J].中國冶金教育，2019（02）：43-44+47.

[3]?? 鄭海烈，周壽明，謝玉霞，劉曉珺.基于3D打印教具設(shè)計(jì)與制造[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2019，32（01）：126-127+131.

[4]?? 楊文魁.錘鍛模的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[J].金屬熱處理，1958（02）：7-19.