浅析活塞中模具的应用现状

1. 姚淑霞 2. 王龙 3. 王秀金

摘 要：活塞是汽车发动机的主要组成部分，为了减少汽车在热变形下出现阻塞活塞，必须在寒冷条件下将活塞制成特定形状，并慢慢将凸变椭圆活塞来取代传统的圆柱体活塞。我国目前活塞模具应用现状总体上比较单一，生产效率较低。本文重点介绍我国活塞加工设备中模具的应用现状，探讨科学应用路径。本文重点分析UGII、CAD、CAM在活塞模具设计与制造中的应用，介绍热喷钼工艺的原理与主要作用，通过这几个部分的介绍分析，以期在科学的理论指导下，提高我国活塞工业的制造竞争力

关键词：活塞 设计 制造 模具

一．我国活塞中模具应用现状检视

近十几年，我国活塞模具应用取得长足发展。比如在机床工业中国，在专业活塞式机床的研发中投入了大量资金研发新型模具，随着社会生产力的进步与发展，汽车行业的活塞模具技术也在不断发展，但是先进的活塞模具应用技术仍然需要增加。比如，在活塞铸造方面，很少有企业配备全自动的模具铸造机，因此只能实现单一活塞品种的研发。此外，大部分国内企业主要还是使用手动铸造模式的特殊活塞进行生产，大多数设备仅仅具有“一台机器和一个模具”之特点。这样一来，，模具打开和关闭不需要人力，仅仅需要机器完成，这样极大地减轻了工人负担，提高了生产率。但是目前，一些小微活塞企业仍然还是使用手动模具，这大大加大了工人的工作强度，降低了企业的生产效率。

我国汽车工业几十几年取得了长足，活塞的品质越来越丰富多样，但是相应地对技术的要求也越来越高。为了适应新时代工业的发展，提高我国活塞制造企业的能力，缩短其制造周期，延长使用寿命，我国的一些企业在20世纪82年代将CAD、CAM等计算机技术应用到活塞设计制造工业上，此举大大提升了一些企业活塞产品的研发能力与制造能力，也使得光大过程技术人员从繁琐的图纸与海量的数据计算中解决出来。CAD与CAM是信息时代应运而生的新兴技术，目前在很多理工科领域的科研、教学中得到广泛应用。它集计算机等高新技术为一体，是当今科研发展的前沿阵地。把这项前沿领域的技术应用到活塞制造工业中去，能够促进活塞制造工业的创新发展，从而更好地服务我国工业的研究与发展。

二．CAD、UGII、CAM在活塞中模具的应用

2.1 历程

改革开放后，CAD、CAM技术逐渐在我国发展起来。但是国内专门应用于活塞设计与制造过程的CAD、CAM技术是一片空白地带，被国外发达国家始终占领。在20世纪90年代，国内某活塞制造厂家通过对英、美、德、日等同行国家的技术专家交流后受到技术的启发开始进行了活塞设计与制造过程CAD系统的应用过程研究，这是我国计算机技术应用到活塞中模具应用中的第一步。

后来，此厂家从瑞士引进了一台CAD设备应用于活塞内芯模具的加工，以此来提高活塞制造质量，解决活塞内芯模具长期依靠钳工加工的问题。再后期，国内某厂又从美国的惠普公司购进两台工作站，随后又加大投资，购进UGII配套软件，这些设备一定程度上在早期加强了国内活塞行业设计分析能力，提高了生产效率，使得国内的活塞设计与制造过程初具CAD/CAM规模

2.2 优势

和传统的活塞模具相比，CAD/CAM系统具有便捷性、现实性、智能性特点，具有极大的技术优势、经济效益和社会效益

2.2.1 技术优势

其一，以前的传统工艺，活塞的内芯模具的立体曲面设计的计算是工程设计人员的最难以解决的问题，以前的方法效率低下，但现在通过CAD/CAM系统已经是举手之劳。

其二，CAD/CAM系统的主要特点就是以数字模型代替手工的物理模型，这加强了模具的精度，使得整个活塞模具的应用水平上了一个新台阶。

其三，提高了制造应用的精准性。工程人员只需要结合实际情况和工作需求加强对相关设备的认识和操作，然后根据不同的类型进行开展生产，这样极大提高了模具制造应用的水平，有效避免了误差。

其四，具有技术环保的特性。相对于传统工艺，，CAD/CAM系统具备信息化的优势，这样从整体看提升了活塞模具应用的自动化与规模化，可以有效减少不必要的能源消耗。

其五，智能化提高。CAD/CAM系统应用在在活塞众，相关企业工程人员可以利用此技术提高整个生产过程的智能化效果，实时获取加工信息然后进行远程操控。这样，就克服看狭窄的和局限的工作模式，凸显了整个工艺的智能化，

其六，在整个活塞模具的应用过程中，精准的坐标系是非常必要的，相关工程人员必须通过构建精准的坐标系来为实际工作提供强有力的支撑。CAD/CAM系统应用上去后，1可以对模具数据进行反复研究，相互对比，可以在保证误差的前提下构建差异型坐标系，使得整个工艺规程的工作效率大大提高。

2.2.2 经济效益

其一，采用CAD/CAM系统后整个活塞制造的周期缩短了整整一半，很多人工编程解决不了问题迎刃而解，这样大大缩短了生存周期，提高了企业的生产效率，产生了很大的经济效益。

其二，缩短了加工周期，传统工艺的时候，一个企业制造一副模具需要钳工师傅做工一周，现在才只需要一天的时间。

2.2.3 社会效益

采用CAD/CAM系统的活塞制造企业可以节约大量的材料费用，计算费用，因此为企业节省了大量资金。并且，CAD/CAM技术还提高了活塞的产品质量，为企业在市场竞争中赢得了主动。

3. 喷钼工艺在活塞模具中应用

喷钼工艺具有工件设备较小变形、成本耗费较低、工艺较为简单的优点。因此，目前很多活塞制造企业在模具的应用过程中国使用喷钼涂层，这样做的好处就是可以大大增强模具强度，提高模具的使用寿命，同时也对整个活塞模具制造过程也十分有利。

3.1 喷钼工艺简介

热喷涂材料经过加热到半熔化状态，并通过高压气流的雾化喷洒到活塞模具表面上，在活塞模具工件上形成特殊涂层以此提高强度的方法称之为喷钼技术。

喷钼原理就是经过喷涂的材料雾化后，这种熔化的粒子经过制造的设备表面，形成涂层。工件经过颗粒打击的表面变形，然后依靠“镶嵌”作用形成重叠状结构的涂层，这个时候，颗粒间的结合是机械的，而且存在着一定数量的孔洞。与此同时，喷钼是在空气中进行的，这种例子会在氧化物中飞行。

3.2 喷钼工艺在活塞模具中的应用

简言之，喷钼技术基本上包括三个过程：①基本表面的制造与粗糙净化；②热喷涂；③涂层后的封闭与加工处理。

喷钼技术具有耐热、耐磨特点，极大改善了模具表面状况，可以增强模具的强度，提高其使用寿命，从这个程度上对活塞模具的制造过程十分有利。

3.3 喷钼工艺在活塞模具中的应用优势

3.3.1 可以利用钼层保温作用，健全铝合金的“热击”作用，减少活塞模具壁压力。此外，可以降低吸热速度，提高其流动性。

3.3.2 可以提高活塞模具的表面粗糙度，提高气体排出过程，降低铸件的包紧力，便于模具脱模。

3.3.3 可以有效地提高模具使用寿命，降低废品率，减少频繁损伤，提高制造的精准度与稳定度。

三．结束语

活塞的加个质量决定着汽车发动机与其他重工行业的发展，因此，活塞的制造工艺必须得到国家相关部门与企业相关工程人员的重视。CAD、UGHII、CAM与喷钼工艺是新发展起来的技术，具有实用性、绿色性等特点。这种技术应用到活塞模具制造中去可以极大提高整个活塞模具应用的效率与活塞制造的生产力。

在活塞模具的应用中，为了实现精准化的制造效果，必须对原有模具制造模式与应用模式进行有效的改进和优化，必须利用信息化、智能化、自动化进行完善整个活塞模具应用的过程，对其加工制造过程进行有效监控与管理，提高生产效率。

从国家层面要加大资金力度支持企业应用新技术改善工艺，从企业层面，相关企业主要敢于投资拥抱新工艺。只有这样，才能不断提高活塞制造的质量，从而提高各种发动机的质量，进一步加快汽车与其他行业的发展，为实现工业强国作出一份贡献。

参考文献：

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