模具是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的工藝裝備，廣泛地用于機械、家電、電子產(chǎn)品以及農(nóng)業(yè)、國防、航空航天等領域。高品質的模具是產(chǎn)品質量的保證，隨著人們對產(chǎn)品造型與功能的要求不斷提高，業(yè)界對模具的精度、表面質量、使用壽命要求更高，為了適應產(chǎn)品的快速更新迭代模具的生產(chǎn)周期正不斷被壓縮。科技的發(fā)展正推動著現(xiàn)代工業(yè)技術的革新，以3D打印為代表的增材制造技術、智能制造系統(tǒng)、高效能刀具以及高速加工機等先進技術正使模具這個古老的行業(yè)煥發(fā)出勃勃生機。

1、模具制作與零配件加工的區(qū)別

盡管模具制作與零配件加工同屬于加工的范疇，但兩者的區(qū)別較大。模具加工的一個特點是單一性，每一套模具都不一樣，即便是系列產(chǎn)品的模具也只具有相似性，除非產(chǎn)品批量很大時，才會加開相同的模具，但其數(shù)量也不多。模具在數(shù)控加工時很少用刀庫換刀，這是因為每套模具的加工都可以看成是試工藝。盡管很多數(shù)控編程軟件具備模塊化編程功能，即相類似的模具可套用相同的參數(shù)，但在細節(jié)的地方比如深槽、陡坡面，要根據(jù)刀具的夾持長度重新調(diào)整切削參數(shù)，甚至更換刀具規(guī)格，以防止刀具振動引起的過切現(xiàn)象。零配件加工通常是批量生產(chǎn)，所以單件試加工后的參數(shù)可以用在批量的復制生產(chǎn)上，此時刀庫的使用可大幅提升刀具更換的速度以及正確性。換言之，程序編制完畢后，加工過程中只要按需更換損耗的刀具，即可完成零件的批量加工。若想模具加工如零件批量生產(chǎn)般簡便，那就需要一種具備高精度在機測量反饋系統(tǒng)的智能加工機床。

2、分型面配模

分型面配模是塑料模加工中一個重要的鉗工工序，借助紅丹粉與機油比例混合而成的顯示劑，運用鉗工的工藝技巧將上下模緊密配合在一起，以達到注塑產(chǎn)品的分型面處無披風，產(chǎn)品上分模線極纖細。當模具的分型面為平面時， 配件相對簡單， 可借助磨床將上下模分型面上預留的精加工余量去掉，使上下模緊密配合。當模具的分型面為非平面時，配模的難度大幅增加，這主要是由分型面的加工精度引起的。通常使用球刀來加工非平面的分型面，相對于平底刀來說，球刀切削時的接觸面積較小，容易磨損，使得加工出來的面與電腦模型相差較大，對于分型面較大的模具來說，這種損耗偏差就更加嚴重了。盡管有經(jīng)驗的數(shù)控編程師會將非平分型面分為若干個區(qū)域錯開加工以抵消偏差，碰穿面、擦穿面會加上合適的配模余量，但配模仍然是模具鉗工的苦差事，是鉗工手藝與數(shù)控加工精度間此消彼長的一場角力。如果用前面所說的智能加工機床來加工模具，非平面的加工精度以及刀具的損耗情況都能通過精密測量后反饋到機床的智能控制系統(tǒng)，從而對非平面進行補償式精加工，大幅降低非平面的配模難度。目前此類型精密模具加工價格高昂，但隨著技術的不斷創(chuàng)新與更替，普及模具精密加工是模具行業(yè)發(fā)展的一個趨勢。

3、3D打印技術應用于模具的設計制作

3D打印是近年來的一個熱門話題，無論是業(yè)界抑或是互聯(lián)網(wǎng)，其身影隨處可見。它源于實驗室， 本活躍于制造業(yè)的頂尖領域， 卻又突然以桌面機型的形式進入尋常百姓家，而今又以塑料、樹脂、金屬和陶瓷等多種增材制造方式在制造業(yè)中普及起來。在產(chǎn)品的設計開發(fā)過程引入3D打印技術，可大幅縮短開發(fā)時間、減少開發(fā)成本。在模具的開發(fā)過程中，模具的試制、特殊配件的加工以及模具的修復都可用到3D打印技術。

熔模精密鑄造是一種常見的高精度產(chǎn)品鑄造技術， 其生產(chǎn)流程大致可分為注蠟模具設計制作、制作蠟樣、砂殼制作、澆注、后期處理以及檢驗6個步驟。我們將在注蠟模具設計制作以及制作蠟件兩個環(huán)節(jié)上引入3D打印技術。在不銹鋼精鑄產(chǎn)品的開發(fā)中，經(jīng)常遇到餐具、水龍頭的小批量定制或者試做。比如一些國外著名的餐廳或者廚師的定制鍋具，經(jīng)常會在鍋柄或者蓋耳添加其商標，開發(fā)過程中有手寫簽名、注冊商標等多種方案供選擇。為節(jié)省試驗費用、縮短研發(fā)周期，通常將模具里產(chǎn)品商標的部分做成互換的形式。假設某款手柄需要試驗三款不同的商標，模具中產(chǎn)品商標的位置就要做成三個大小一致的鑲件，然后根據(jù)商標的款式做成三款電極并在電火花機上成型出來。盡管注蠟模具大多以易切削的鋁合金制作，但CNC加工鑲件、銅電極雕刻再加上電火花加工，至少需要9h才能完成。考慮到蠟樣的成型溫度以及注射壓力較低，選擇3D打印機配以合適的耗材，只需3h即可打印出所需的三個鑲件。這不僅大幅縮短了加工時間，而且不占用CNC以及電火花機，優(yōu)勢顯而易見。對于個性化的單件定制產(chǎn)品，可選用合適的耗材直接以打印件來替代傳統(tǒng)的蠟樣，而精度要求更高的零件或者首飾一類的產(chǎn)品，還可以選用3D打印蠟模的機型進行制作。

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