模具材料
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模具材料范文第1篇
1 鎖具鈑金的設計要求
1.1 鎖具鈑金模具材料的使用性能 ①強度。強度是表征材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標。冷作鎖具鈑金模具的設計和使用，必須保證其具有足夠的強度，以防止鎖具鈑金模具的變形、破裂和折斷。高強度的獲得，主要通過適當的熱處理工藝。②硬度。鎖具鈑金模具零件硬度的高低，對鎖具鈑金模具的使用壽命影響很大，因此也是鎖具鈑金模具設計的重要指標。③韌性。韌性是材料在沖擊載荷作用下抵抗產生裂紋的一個特性，是鎖具鈑金模具鋼的一種重要性能指標。對韌性的具體要求，應根據鎖具鈑金模具的工作條件考慮。對沖擊載荷較大，受偏心彎曲載荷或應力集中等的鎖具鈑金模具，都需要足夠的韌性。④耐磨性。耐磨性除影響鎖具鈑金模具壽命外，還影響產品的尺寸精度和表面粗糙度。一般鎖具鈑金模具材料的硬度要求，應高于坯料硬度的30％～50％，鎖具鈑金模具材料的金相組織要求，為基體上分布著細小、彌散的細顆粒狀碳化物的下貝氏體或回火馬氏體。⑤抗疲勞性。抗疲勞力是反映材料在交變載荷作用下，抵抗疲勞破壞的性能指標。根據不同的應用場合，分為疲勞強度、疲勞裂紋萌生力、疲勞裂紋擴展抗力、小能量多沖抗力等。⑥熱穩定性。熱穩定性表示鎖具鈑金模具在使用過程中，工作部位因受熱而保持組織和性能穩定的能力。對于高速沖裁或劇烈摩擦磨損的冷作鎖具鈑金模具，宜選擇一些具有二次硬化能力的高合金鋼。
1.2 鎖具鈑金模具材料的工藝性能 ①鍛造工藝性能。②切削加工工藝性能。③熱處理工藝性能。熱處理工藝的好壞，對鎖具鈑金模具質量有較大影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，脫碳敏感性低，特別要有較大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保證了鎖具鈑金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保證了大尺寸模具的強韌性及斷面性能的均勻性。
2 鎖具鈑金模具材料的種類及特性
2.1 碳素工具鋼 碳素工具鋼的含碳量在0.7%~1.3%范圍內，價格便宜，原材料來源方便，加工性能好，熱處理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形狀簡單、受輕負荷的鎖具鈑金模具零件。T10A是最常用的鋼材，是性能較好的代表性碳素工具鋼，耐磨性也較高，經適當熱處理可得到較高強度和一定韌性，合適制作要求耐磨性較高而承受沖擊載荷較小的鎖具鈑金模具。T8A淬透性、韌性等均優于T10A，耐磨性也較高，適合制作小型拉伸、擠壓模。
2.2 低合金工具鋼 低合金工具鋼，是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。這樣可以降低淬火冷卻速度，減少熱應力和組織應力，減少淬火變形及開裂傾向，鋼的淬透性也明顯提高。用于制造鎖具鈑金模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代號GD)等。
2.3 高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼 高碳高鉻冷作鎖具鈑金模具鋼包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），具有高硬度、高強度、高耐磨性、易淬透、穩定性高、抗壓強度高及淬火變形小等優點。高碳高鉻鋼經鍛造后的毛坯硬度較高（大約在550HB左右），內應力較大，在室溫下長期停留會發生開裂報廢，為消除內應力，降低硬度，改善切削加工性能，必須進行退火處理。
2.4 高速鋼 高速鋼具有很高的硬度、抗壓強度和耐磨性，采用低溫淬火、快速加熱等工藝措施，可以有效地改善其韌性。因此，高速鋼越來越多地應用于要求重載荷、高壽命的冷作鎖具鈑金模具。鎢鉬系高速鋼，因其含碳化物分布較均勻，顆粒細小其抗彎強度與塑性、沖擊韌性等都相對較高，而硬度與二次硬化能力都得以保持。
2.5 硬質合金 硬質合金具有高的硬度、高的抗壓強度和高的耐磨性，所以用其制作的鎖具鈑金模具堅固耐用，且制品表面質量好，故適用于大批量生產，主要用來制作多工位級進模，大直徑拉深凹模鑲塊。缺點是脆性大，加工困難，不能鍛造及熱處理，且成本高，致使其應用受限制。
2.6 鋼結硬質合金 鋼結硬質合金是以難熔金屬碳化物為硬質相，以合金為粘結劑，用粉末冶金方法生產的一種新型鎖具鈑金模具材料，具有硬質合金的高硬度、高耐磨性和高抗壓強度，又具有鋼的可加工性和熱處理性。
3 鎖具鈑金模具材料的選用
鎖具鈑金模具材料的選用，不僅關系到鎖具鈑金模具的使用壽命，而且也直接影響到鎖具鈑金模具的制造成本，因此是鎖具鈑金模具設計中的一項重要工作。在沖壓過程中，選擇鎖具鈑金模具材料應遵循如下原則：①根據鎖具鈑金模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應具有較高的強度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；②根據沖壓材料和沖壓件生產批量選用材料；③滿足加工要求，應具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小；④滿足經濟性的要求。
4 總結
影響鎖具鈑金模具使用壽命的重要因素是和材料的化學成分及其材料的強度、韌性、耐磨性、熱穩定性等有關，因而，應力求按照鎖具鈑金模具的服役條件、性能要求與實際生產需要，合理選擇高質量的鋼材并實施熱處理工藝，提高鎖具鈑金模具的使用壽命。
模具材料范文第2篇
關鍵詞：沖壓模具材料；熱處理；表面處理；模具材料性能
中圖分類號：TG385
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）17-0091-02
模具作為工業生產的重要工藝設備，在其實際應用過程中，具有生產效率高、材料利用率高、制件精度高、復雜程度高等優勢，這些是其它加工制造技術無法比擬的。模具生產技術已經廣泛應用在汽車、電子、機械、儀表、家電、航空等行業中。在很長一段時間內，模具作為重要工藝設備極大的促進了生產的發展，但是隨著模具種類的不斷增多，形狀越來越復雜，加工工藝越來越困難，再加上熱處理技術的限制，模具技術的發展速度逐漸緩慢，并出現各種質量問題。在這種情況下，有必要對模具材料的種類進行分析并選取合適的模具材料以及對應的處理技術，確保模具質量。
1 常見沖壓模具材料的種類及性能
1.1 常見沖壓模具材料種類
常見沖壓模具材料主要包括碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼、硬質合金和鋼結硬質合金等。其中，碳素工具鋼價格便宜、加工性能較好，熱處理后硬度高、耐磨性好。一般在尺寸較小、形狀簡單且承受荷較小的模具零件中使用；低合金工具鋼是在碳素工具鋼基礎上加入適量的合金元素而形成的。它的優勢是能有效的降低淬火冷卻速度，將熱應力和組織應力降至最低，同時減小淬火變形和降低開裂傾向；高碳高鉻工具鋼不僅具有高硬度、高強度、高耐磨性優勢，還具有較好的淬透性、淬硬性、高穩定性等優勢，熱處理變形很小；高速鋼硬度較高，還具有較高的抗壓強度和耐磨性，通常采用快速加熱和低溫淬火工藝，在一定程度上改善了材料的韌性。但是高速鋼中的合金元素含量較高、成本高、脆性較大，再加上其工藝性能不佳，不能廣泛應用在工業生產中；基體鋼是在高速鋼的基礎上添加少量的其它元素，在具有高速鋼好的耐磨性和硬度的前提下，其抗彎強度和韌性均有所提高。一般用于制造冷擠壓、冷鐓模具；硬質合金一般具有較高的硬度和耐磨性，而鋼結硬質合金的性能更佳，它是以鐵粉加入少量的合金元素粉末做粘合劑，以碳化鈦、碳化鎢等材料作為硬質相，用粉末冶金的方法燒結而成，用這種材料制作的模具堅固耐用，適合在大批量生產用模具上應用。
1.2 模具材料性能
在模具材料的選用過程中，必須充分了解材料的使用性能和工藝性能。模具使用性能主要包括強度、硬度、韌性、耐磨性、抗疲勞性等。強度是材料抵抗變形能力和斷裂能力的指標；硬度的高低將直接影響模具的使用壽命，對模具質量有重要影響；韌性反映材料在較強的沖擊載荷的作用下，抵抗脆性斷裂的能力，也是模具鋼尤其是沖壓用冷作模具鋼的重要性能指標；抗疲勞性是指材料在重復載荷條件下抵抗疲勞破壞的性能指標。工藝性能主要包括鍛造性能和熱處理性能等。鍛造性能是指材料經受鍛壓時的工藝性能；熱處理工藝對模具質量有很大影響，在實際應用過程中，材料必須有較好的淬硬性和較高的淬透性，以保證模具硬度及耐磨性。
2 沖壓模具材料的合理選擇對熱處理的影響
沖壓模具有很多類型，不同的沖壓模具對材料性能的要求也不同。因此，在選用模具材料時，應該以模具工作條件和使用壽命為依據對模具材料和熱處理工藝進行合理選擇，以保證模具質量。某工廠在選擇模具材料過程中，出于經濟角度和熱處理簡便的考慮，最終選擇T10A鋼，在實際應用過程中，該材料熱處理后硬度與要求相符，但熱處理后模具產生較大變形，最終導致模具報廢；為了保證模具熱處理后的性能，熱處理前應該對模具材質進行分析。某工廠新進一批結構較為復雜的沖壓模具，熱處理后，模板上的圓孔變成橢圓形，甚至呈帶狀或塊狀分布。出現這種現象的主要原因是模具鋼中有不均勻的碳化物存在，因碳化物膨脹系數比鋼小，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，最終出現變形。從上述內容可以看出，沖壓模具材料的合理選擇對熱處理有重要影響。為了保證模具質量和熱處理工藝的順利進行，應該對沖壓模具材料進行合理選擇。
3 沖壓模具的表面處理
模具除要求基體金屬具有足夠高的強度和韌性外，其表面性能對生產效率和模具壽命也有很大影響，包括耐腐蝕性能、耐磨損性能及疲勞性能等。舉例說明，沖壓生產高強度板材時，模具表面易產生劃傷、棱角磨損等缺陷，需要經常下模修理，嚴重影響生產效率。該問題可以通過模具表面處理技術來解決。模具的表面處理技術已經非常成熟，主要分為物理表面處理法和化學表面處理法兩種。
3.1 化學表面處理
從廣義上說，化學表面處理可以分為表面擴散滲入和表面涂覆兩大類型。其中，表面擴散滲入的處理方法是將模具放置在具有特定溫度和特定活性介質的密閉空間里保溫，使特定介質滲入模具表面，改變模具表面的化學成分和組織，從而提高模具材料表面的耐磨性、耐蝕性等，主要包括滲氮、滲碳、碳氮共滲等；表面涂覆是指在模具材料表面涂覆一層新材料的技術，以達到提高模具表面性能的效果，其中化學表面涂覆技術主要包括化學鍍、離子注入、化學氣相沉積等。
3.2 物理表面處理
物理表面處理技術是指用物理的辦法對模具材料的表面進行強化處理，使模具表面獲得較高的力學性能和物理性能。主要包括激光表面淬火、高頻淬火等技術，可以有效的提高模具表面的硬度、耐磨性、耐疲勞性能等。
4 結語
模具憑借其獨特優勢在工業領域中廣泛應用，然而在生產制造過程中，模具容易因材料選擇錯誤或處理技術不合適等出現相應問題，在一定程度上影響模具質量和使用壽命。文中通過對常用沖壓模具材料的種類進行分析，并采取合適的熱處理、表面處理技術，使沖壓模具的性能得到改良，在生產中更好的發揮其作用。隨著經濟和科學技術的發展，工業生產對模具的性能和精度要求將會進一步提高。為了更好的滿足時展需求，我們要不斷對沖壓模具材料、熱處理技術、表面處理技術進行改良。
參考文獻
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[2] 趙步青．模具熱處理現狀及其展望[J]．金屬加工（熱加工），2008，（3）．
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模具材料范文第3篇
關鍵詞：模具；材料選用；性能優化
1 模具材料的選用
模具材料的選用需要集合模具的具體生產條件和工作條件以及材料的性能等因素進行選擇。
1.1 模具的工作條件
不同的工作條件下，模具材料的選擇存在一定的差異，具體如下：
（1）在模具的工作過程中，對材料強度的要求隨著其所需承載能力發生變化，對材料韌性的要求則隨著其所受沖擊力發生變化。
（2）冷作模具在工作過程中，所受的沖擊力和摩擦力通常較大，因此對模具的強度、硬度及韌性等具有較高的要求，一般選用冷作模具鋼作為主要材料；熱作模具在工程中則主要受到高溫及熱應力的作用，因此，需要較好的抗疲勞性能和熱穩定性，一般結合實際工作溫度選擇合適的熱作模具鋼。
1.2 模具的結構因素
不同的模具結構對模具材料的要求也有一定差異，針對模具結構的差異，可以按照如下方法選用不同的材料：
（1）模具在熱處理加工過程中，受熱與冷卻速度的均勻性受到截面積的影響，當截面積越大時，均勻性越差。在這種條件下，需要選擇導熱性及淬透性較好的材料，從而保證截面性能的均勻性。
（2）當模具的形狀較為簡單時，容易加工成型，可以選擇低成本的碳素工具鋼作為主要材料；當模具形狀較為復雜時，部分位置容易產生集中應力，因此，需要選擇高性能合金材料，并配合合理的淬火方式進行加工。
（3）當模具的精度要求越高時，要求加工過程中的變形越小，因此，需要根據具體的加工精度選擇不同變形大小的模具材料。
1.3 模具的設計因素
在通常情況下，會將尺寸小、結構簡單的模具以整體結構進行設計，為了滿足整體結構模具型腔工作所需性能，一般會選擇性能較好的材料；而對于結構復雜的大型模具，由于材料的費用在模具制造的總成本中會占據較大的比例，因此，通常采用多部分結構進行拼接。模具本體主要是對整體結構進行支承，因此對性能要求不高，可以選擇成本相對較低的碳素鋼材料；而針對模具中對工作性能要求的關鍵部位，則應該選用高性能的材料。
2 模具材料性能優化方法
2.1 強韌化技術
為了使模具材料的性能充分發揮，通常采用熱處理技術來盡可能地增加板條馬氏體的相對數量，從而提升材料的強度和韌性。要想增加板條馬氏體組織的數量，需要結合實際材料的特性選擇合適的淬火溫度及冷卻速度，不同鋼種的特性差異較大，在進行熱處理工藝時難以進行精確控制。
下貝氏體形成于貝氏體轉變時的較低溫度范圍，而中、高碳鋼則為350℃～Ms之間[1]。鐵素體在下貝氏體中呈細小狀且均勻分布，在鐵素體內存在沉淀析出大量彌散的細小碳化物，具有較高的位錯密度。因此，下貝氏體具有極高的強度和韌性，同時還具有較好的機械性能，有效避免了板條馬氏體容易造成模具變形的缺點。為了提升模具材料的強韌度，需要以模具的使用要求及破壞特征為出發點，尤其需要注意馬氏體組織材料容易變形的問題，可以通過選用有下貝氏體組織的材料作為模具的主要制造材料。
2.2 表面強化技術
表面強化處理技術是提高模具材料性能的方法之一，通過利用表面工程技術對模具表面進行強化處理（包括改性和涂覆鍍層兩種方式），可以有效提高模具表面的性能，且不會對模具內部的性能產生任何影響。目前，常用的模具表面強化技術主要有化學熱處理方法、表面覆層及處理和表面淬火及加工強化三種方法。
熱作模具在工作過程中，由于基體硬度較小，在溫度急速變化過程中，模具材料存在較大的彈塑性變形，同時加上模具型腔深切結構復雜，表面強化層容易發生塌陷、過早產生熱疲勞、剝落等問題。針對這一問題，在對熱作模具表面進行強化處理時，應該避免對硬度的過分追求，而是需要同時提升模具的強度、韌性和耐熱強度，即可使模具材料在實際應用過程中具有較好的綜合性能。
2.3 復合強化技術
通過合金化、塑性變形以及熱處理等多種強化技術結合起來，可以更好地滿足模具材料在不同工況下對性能的需求。
（1）彌散強化。彌散強化是通過對合金第二相外加一些堅硬的細質點，并使這些細質點以細小彌散的形態均勻分布在基體中，從而實現強化的目的。在通常情況下，冷作模具可以通過合適的實效處理，來實現強化；而熱作模具則可以通過加入鈦、鋁等元素，利用微合金化，使過冷的奧氏體發生相間沉淀并由鐵素體中析出彌散碳化物，這些微粒可以避免合金發生錯位運動，從而使模具性能更加穩定。彌散強化對模具的工作溫度具有一定的要求，通常要求模具的工作溫度小于650℃，如果溫度過高，就會使彌散為例集聚長大的速度加快，材料的塑性變形抗性快速下降，強度也隨之下降。
（2）固溶強化。固溶強化主要是通過形成固溶體的方式提升材料的性能，其利用溶質原子與錯位的交互作用來達到強化材料的目的。當模具的工作溫度超高650℃時[2]，彌散強化的強化作用會出現大幅度降低，而固溶強化的效果與溫度有關，當溫度越高時，固溶強化的效果越明顯，因此，當彌散強化效果降低時，可以利用固溶強化機制保證模具材料的性能。
3 結束語
模具材料的具體選擇需要結合材料的化學成分、模具的性能要求、處理工藝等多個方面的因素。同時，還需要考慮材料的成本及加工難度等因素，確定合適的模具材料。另外，可以通過強化技術對模具材料的性能進行優化，以彌補材料在某些特定條件下或者某方面的性能缺陷，全面提升模具產品的質量水平，進一步推動整個裝備制造業的發展。
參考文獻
模具材料范文第4篇
關鍵詞：材料成型；控制工程；模具制造技術
1前言
隨著社會的不斷發展和進步，加工制造行業發展迅速，為各個領域的發展提供強大動力。在整個制造行業中，材料成型技術與控制工程技術屬于基礎性項目。對于目前的工業產品而言，更加凸顯精細化與微量化，質量不斷提升，朝著標準的方向發展，而模具是推動標準化進程的重要前提。材料成型與控制工程技術在整個工業產品生產中占據舉足輕重的地位，要重視對這兩種技術的完善與改進，這也是提升整個制造行業生產水平的關鍵，在根本上滿足社會發展的實際需要。
2對材料成型與控制工程模具制造技術的概述
當前，機械制造行業發展飛速，材料成型與控制工程技術取得長足發展，其中，模具屬于基礎性的工藝設備類型，作用至關重要，不容忽視。在傳統的模具制造技術中，主要的材料是鋼板，但是，在科技的推動下，塑料產業發展迅速，高性能的改性材料層出不窮，在模具制造中應用逐漸增多，其優勢是成本不高、工藝較為簡潔、效率較高，塑料模具的應用率不斷提高，仍呈現上升的趨勢。立足當前模具制造技術，模具類型主要包含塑料模、沖壓模、鑄造模等，其中，應用較多的是塑料模。針對塑料模，又分為很多，如注塑模、吸塑模等，在整個制造工藝中，主要類型為注塑制造工藝。在工業生產領域，模具制造技術在機械制造領域中得到廣泛推廣，在諸多行業中發揮作用。
3詳細介紹材料成型與控制工程模具制造技術
3.1對金屬材料成型與控制工程模具制造技術的介紹
在金屬材料加工成型技術中，主要涉及一次成型和二次成型技術。一次成型即為直接成型技術，在模具制造中被視為最理想狀態，其優勢主要體現在幾個方面，首先，在一次成型技術的支持下，能夠促使產品一次完成，減少了材料之間連接點的數量，產品加工質量增強。其次，一次成型技術的應用有助于材料穩定性的增強，產品的抗壓性、耐候性和耐寒耐溫性都得到提高。在應用壓鑄法的時候，在熱壓影響下，內部分子排列更加趨于規整化，穩定性十分突出。再次，一次成型加工技術生產的產品更具可塑性，不會受制于材料的形成和外觀。但是，一次性成型也有自身的不足，操作過程比較復雜，尤其是面對分散性較強的材料，更不能采用這種方式；對于金屬材料的二次成型技術，涉及鍛造、沖壓以及焊接成型技術。在應用鍛造技術進行金屬材料模具制作的時候，產品生產中會出現較大的變形阻力，內部出現應力效應，比較適合于結構復雜的產品鍛造，應用價值突出。對于沖壓成型，借助外力的作用，促使金屬材料在模具內部產生塑性變化，以滿足需要。
3.2對非金屬材料成型與控制工程模具技術的介紹
隨著塑料行業的發展的加快，非金屬材料成型與控制工程技術在整個工業領域得到廣泛推廣，其中比較成熟的包含擠出成型、注射成型等。擠出成型技術主要發揮螺桿或者柱塞的作用，促使受熱軟化的塑料質量在壓力作用下擠出成型，而后在冷卻作用下完成全固化，完成產品生產過程。這種技術的優勢是能夠滿足連續化工藝的需求，生產效率較高，保證實現較高的產品質量，同時，實現產品成本的降低。與此同時，加工設備較為簡潔，避免材料的浪費。在當前的工業生產中，非金屬材料擠出成型技術應用較為普遍。
4對材料成型與控制工程技術發展趨勢的介紹
在技術的發展以及社會需求增大的背景下，材料成型與控制工程技術更加趨向于精度和、高效化與自動化。
4.1精確成型加工工藝不斷發展
在自動化水的支持下，機械設備自動化控制成為趨勢，有助于勞動強度的降低，避免人為操作失誤的發生，產品加工水平呈現高精度的趨勢。同時，面對激烈的行業競爭，產品質量備受關注，為精確成型的發展提供條件。在一些對精度和安全系統要求較高的領域，精確成型加工技術應用更加廣泛，在根本上推動材料成型與過程控制技術的飛躍。
4.2快速成型技術發展迅速
為了有效提升產品的競爭能力，在進行產品質量提升的同時，要關注生產效率。立足市場發展，企業生產的產品在滿足國家級行業標準方面都比較具有優勢，達到社會需求，但是，要加大對生產效率的重視，這也是提升行業競爭力的關鍵。目前，產品開發和生產效率的提升備受關注，為快速成型的發展提供條件。在這種技術的應用下，材料經過加工之后，能在短時內完成成型，加快生產過程的完成。快速成型技術的應用在生產效率提升方面十分突出，同時，滿足連續生產的需要。
4.3對模擬及仿真成型工藝的介紹
在信息技術的支持下，既要依靠行業實驗及理論解決材料加工中的問題，同時，將計算機信息技術應用在材料方法的核算中，強化對材料處理和加工中問題的解決。在信息技術的影響下，能夠實現對問題的深入分析和處理，突破階段性理論和實踐無法實現的研究。為此，模仿與成型工藝得到推廣和應用，成為未來機械制造的發展趨勢和方向。
5結束語
綜上，在科技的推動下，材料成型與控制工程模具制造技術得到不斷改進與創新，成為制造領域備受關注的問題，對工業發展意義重大。同時，在社會需求不斷擴大的情況下，材料成型與控制工程技術面對更高的標準和要求，在保證質量的同時，需要重視生產效率的提升，在根本上提升自身行業競爭力。在未來的發展中，材料成型與控制工程技術將更加趨于精確成型、快速成型與模擬成型，在不斷開拓創新，促進這一行業實現長期穩定的發展。
參考文獻：
[1]焦向東,鄧雙成,張沛,佟澤民.基于快速成型原理的模具制造技術[J].石油化工高等學校學報,2002(01):42-46+54.
模具材料范文第5篇
關鍵詞：基于先進技術的復合材料；構件成型模具；工裝技術
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A
隨著經濟的發展和科技的進步，我國出現了越來越多的復合材料，現階段在現代飛機領域，復合材料的使用量在不斷增加，已經成為較為常用的航空結構材料，與鈦合金材料、鋁合金材料、合金鋼材料均處于同等重要的位置。在A380中復合材料的使用量在總重量中所占的比重已達到25%，在B787中復合材料的使用量在總重量中所占的比重已達到50%，而在A350XWB結構中的用量最多，大約為52%。新階段，先進復合材料仍舊最受航空航天企業的青睞，玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維等都屬于先進復合材料。
一、基于先進技術的復合材料構件成型模具的類型
先進復合材料構件成型的工藝方法有很多，與此相對，模具的結構形式也有很多，先進復合材料構件成型模具有以下幾種類型：
（一）框架式的模具
為了提高復合材料構件成型模具整體以及局部的剛度，提高模具分型面加熱的效率，最大限度地減少模具變形的可能性，設計制造模具骨架的時候可以考慮隔柵結構。
（二）組合式的模具
組合式模具的制造材料一般為金屬，它主要用于4種情況：一是壓機成型；二是模壓成型；三是樹脂傳遞模塑成型；四是注射模成型。組合模的組成結構是兩個半模，它的分布方式是上下分布，通過模具的上壓盤和下壓盤能夠進行加熱，上、下壓盤加熱的方式主要是傳導加熱，此外，周圍的熱源同樣能夠給模具進行加熱，另外，組合模具中有內置加熱系統，利用該系統也能進行加熱。液態成型技術包括3個不同的種類：一是樹脂轉移模塑；二是真空輔助成型；三是樹脂模溶滲成型。其中，樹脂轉移模塑結構能夠被分成3個部分，這3個部分分別是型體和兩個端蓋。有些制品的形狀較復雜、尺寸較大，對于這部分制品可以進一步分割組合其型體部分，分型面制作凸舌以及凹溝，還要在兩個端蓋所處的地方設置注射口以及排氣口，還應關注樹脂分流道。圖2是組合式模具。
（三）拉擠成型模具與擠壓成型模具
拉擠成型模具與擠壓成型模具統稱為連續成型模具。將浸有樹脂的纖維通過某種特定的加熱口模擠出其中多余的樹脂，這個過程就是擠壓加工的具體過程，在牽引的條件下固化。連續擠壓過程包括多個過程，它的成型模具是組合式的，由多個運動部件形成。第一步，對位于模具中的多層熱塑性帶加熱同時壓成層合板；第二步，將壓好的層合板壓入成型的模具同時加熱，壓成滿足要求的截面型材，最后利用連續壓模把型材壓成需要的彎曲形狀，利用這種方式能夠成型彎曲或者扭轉以及變截面的型材，這種成型工藝是新型成型工藝。
二、基于先進技術的復合材料構件成型模具的設計方法研究
制造復合材料的構件離不開模具，在該行業中，模具是相當常見的工藝裝備之一，因為它可以對制件的形狀、結構關系、控制外緣進行確定，進而確保表面的質量。復合材料的聚合固化需要在模具上進行，有的時候還應在成型的模具上鋪疊預浸料，復合材料構件質量的高低在很大程度上受到模具設計制造的影響。
通過分析復合材料構件成型模具的材料，我們可以把它分成不同的兩類為，其一是金屬模；另一類是復合材料模，它們的結構和工藝比較特殊。當前，因為計算機技術的飛速發展，CAD技術被廣泛運用，越來越多的復合材料構件成型模具設計會考慮數字化的設計方式。為了提升設計的效率，很多航空航天企業對于經常使用的結構會考慮模塊化設計以及參數化設計。
與常規的鈑金成型模具進行對比能夠發現，對于累積公差，先進復合材料有更加嚴格的要求。模具與零件兩者貼合面不同的尺寸取決于模具的類型以及它熱膨脹的特點；基體在最高固化溫度基礎上的尺寸與先進復合材料最終的尺寸一致。
設計人員在設計先進復合材料構件成型模具時，應當著重考慮熱匹配的問題，原因是鋼和鋁的熱膨脹系數通常比碳和石墨的復合材料高，高出的系數在一個數量級左右，當它從固化峰值的溫度逐漸往下冷卻時，金屬模具會出現一定程度地收縮，這種變化在構件中會引起參與應變或者固有應變。設計模具的時候，設計人員如果做到及時修正尺寸，就應當選擇熱膨脹系數不高的材料模具，一般情況下，會使用熱膨脹補償的方式，參照經驗公式以及試驗驗證，把制作質心當作中心，按照特定的公式，設計人員把整個制作縮小，工程設計的輸入遵循縮小之后的制作。
另外，設計人員還可能會遇到角度回彈的問題，對于這類問題，設計人員在設計的時候，應當提前考慮回彈角，即模具的角度為制件夾角和回彈角的和，這樣做使得制件脫模回彈之后與工藝數模的要求相符。這樣做能夠達到制件脫模回彈之后和工藝數模的要求兩者相符。對于某些比較復雜的制件，對模具結構的剛度、溫度場的分布狀況、熱膨脹等效果開展模擬分析的時候，可以選擇CAE技術，進而提供科學的參考依據用于模具溫度補償、回彈修正設計等。
三、基于先進技術的復合材料構件成型模具工裝技術研究
近幾年，先進復合材料表現出結構尺度變大、形狀更加復雜的特點，這就給構件的制造提出了縮短周期，降低成本的要求。為了適應這種變化，先進復合材料構件成型工裝方面表現出柔性化的趨勢。
柔性工裝的基礎是先進的工裝制造理念以及靈活性高的工裝設計，這類工裝與幾何形狀相似，通過先進的理念和制造技術在剛性工裝技術的前提下，對工裝型腔或成型表面開展迅速地再次利用、組合、加工。近年來，國外產生了SPT技術并得到了較快的發展，這種技術是利用組合或者細桿來對分型面的高度進行調節，這種方式能夠低成本、迅速地制造相同類型的相似工裝。柔性工裝的理念與技術能夠用在對復合材料構件制造的定位以及固化之后數據庫中對材料的性能以及力學性能的表達。
這個數據庫中對力學性能的表達能夠分成5個不同的層次。5個層次的內容如下：
第一個層次包括對復合材料體系的力學性能的匯總，其中包含材料的篩選、取證、驗收等基本信息，還包括對先進復合材料體系的力學性能的全面匯總；
第二個層次為匯總單個測試項目的多批次的力學性能，用表格的方式進行表達。其中，單個測試項目力學性能涉及多種統計的表達，譬如0度拉伸的強度包括最大值和最小值、離散的系數、平均值、分布的形式等；
第三個層次為每個批次的單個測試項目的力學性能，它的表達方式是表格的形式；
第四個層次為試驗結束之后統計分析試驗的數據，然后將這些數據錄入到EXCEL表格，進行細致的匯總；
第五個層次為試驗結束之后，數據采集系統采集到的與單個試驗件有關的原始數據。
結語
先進復合材料屬于新型材料，與普通的材料相比，它具有許多優點，譬如強度高、剛性高、具有較強的抗疲勞性和抗腐蝕性，航空航天企業中已經大范圍地使用先進復合材料。市場推動了先進復合材料構件成型模具和工裝技術的不斷創新，為了盡可能減少加工迭代造成的不利影響，將來會深入研究檢測成型曲面質量的方法。在充分考慮形狀特征、工件大小、不同的工藝等因素的基礎上，積極探索先進復合材料構件成型模具和工裝技術，提高技術水平，為先進復合材料的發展提供有力的技術保障。
參考文獻
[1]王永軍，元振毅，楊選宏，楊紹昌，田衛，孫永慶.先進復合材料構件成型模具和工裝技術[J].航空制造技術，2013（10）：32-35.
