数控技术和其他材料在陶瓷制模中的应用

伯特利数控陈生

陶瓷原本源于中国。但现阶段，我国陶瓷生产的水平却远远落后于德、英、法、日等国。影响我国陶瓷产品质量的原因很多，其中，落后的模具制作方法是一个重要的原因。我国目前模具制作的流程大致有四个环节：1、模具工在得到设计图纸后，根据自己的理解，用石膏制作成阳模；2、再用石膏将阳模翻成阴模；3、再翻成硫磺模；4、然后制作生产模。整个过程复杂，而且由于材料的原因，每个环节都可能出现误差，误差的总和大于每一环节误差的相加，其结果，便导致生产模具的不规范，为后道工序埋下消解不了的隐患。由此可见，模具制作工艺对陶瓷产品的质量影响是很大的。为克服这一缺陷，北京中艺高端陶瓷科技有限公司自2006年开始与天部的专家将数控技术引入到陶瓷生产，尝试采用不锈钢、钢、铜、铝、尼龙等新型材料，制作高精度的生产模具，代替硫磺模具的生产工艺并取得成功。与传统工艺相比，该方法有如下的优点：

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1、大幅度提高产品质量

用该方法生产模具的质量，远远高于以往的模具（图1、2），大大地提高产品的质量,其表面的规整精度不亚于德国罗森泰尔的产品（图3）。

2、准确表达设计家的创作意图

传统的工艺方法是依赖模型工的制作，而模型工对设计家的创作意图的理解能力和艺术把握能力必然有所差距，设计家的创作意图与模型工之间的相互沟通也是有难度的，即使设计家自己动手。这不仅浪费宝贵的时间，而且，由于模具本身固有的缺陷，决定了难以完全实现创作意图，使产品达到精良的程度。因此，作品往往不能收到预期的效果，这是设计家最大的痛苦，也是大部分优秀设计家之所以不热衷于陶瓷设计的主要原因。新技术的应用，不但能准确表

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达设计家的创作意图，还可以使设计家的意图升华，设计家甚至只要提供构思草图，扫描进电脑，由系统认别，形成初步方案，再由设计家工程师共同切磋，借助于数控技术，对方案进行数理的调整和艺术形象的判定（如比例、线性、转折关系、色彩、态式等），使作品更符合理性的数理关系，更具有艺术表现力，从而达到技术与艺术的统一。有时在加工过程中还会出现意想不到的效果，这是人工永远都不能做到的，为设计家创作高新术的产品提供了更为广阔的空间。

3、结构更加准确

数控技术的精度可达0.001mm,生产的生产模精度较高，偏心误差可控制在0.01mm之内，为后道工序创造良好的基础，对提高产品的规整程度、产品质量起到关键的作用。

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4、解决平面图纸与立体效果之间的视觉差异

陶瓷设计过程中，常常出现平面图纸与立体效果之间视觉差异的问题。以往用石膏制作成模型后，才能初步看到效果，而要达到理想的效果，往往需要在图纸与立体之间反复进行多次的修改，造成时间和材料的浪费。数控技术的应用，设计方案可在最短的时间内直观地看到其立体的形象效果，及时修改、整合。

5、节省大量的时间

传统的制作工艺，由于受到工艺流程和材料特性的限制，从图纸到出生产模具制作周期长，一般周期需5天（120小时），而新技术则只需要6小时（1/20）。在现代商业竞争中，时间是非常宝贵的资源，谁能争得时间，谁就有可能抢先商机。更重要的是，为设计家可以腾出宝贵的时间进行构思，创作更多的产品，大大地提高设计家的创作能力和积极性，从而促进企业产品的设计水平，增加产品的多样性，提高市场的竞争力。

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6、坚固耐用

由于模具制作精良，材料坚固，不易损坏，在实际生产中，使用寿命超过硫磺模的100倍（如图4，是生产过150个石膏模后的铝模）。同时也避免了模具不同批次的不一致性。                     

7、有利于标准化的建设

模型的底座和围全部设计模型的底座和围全部设计成标准化，产品变更时只需更换中间部分，（图5）故而生产的模具也是标准化，为下道工序的质量控制创造有利的条件。

8、减少对熟练工人的依赖性

可降低因人员变动而带来的风险。传统的工艺制作，培养一位熟练的模型工一般需要2-3年，在关键的时候，如模型工的离职，给企业带来的风险极大。而培养一位机器操作人员只需15-30天。同时促进行业内的分工，降低工人的劳动强度。

9、解决模具保存的难题

数控技术生产模具方便、快捷，只需保存电子文档即可，预计短期不生产的品种则不需保存模具实物，大量节省模具的存放空间。如确实需保存模具实物的，新技术所采用的模具材料稳定性远远超过硫磺，不易变形，从而保证下次

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生产模具的质量。

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10、节约大量的模具的成本

使用寿命超过硫磺模的100倍，平摊到每个产品中的成本比原来的要低很多，同时新采用的材料可以回收利用（如：铜 、钢、铝、塑料、尼龙等（图6），回收材料与原材料的差价并不大，可节省大量的成本。

11、降低污染

石膏的回收价值较低，故此有部分的厂家采取抛弃或填埋的方法来处置旧石膏模。硫磺在溶化过程会产生大量的废气和火灾的隐患，给环境造成严重的污染。

以上可见，数控技术运用于陶瓷生产，具有重大现实意义和深远的历史意义：（1）它与传统的硫磺模工艺相比，数控技术的陶瓷模具具有无法比拟的优势。它提高了我国陶瓷的产品质量、降低了产品成本、降低了环境污染、增强了中国陶瓷产品的市场竞争力，创造了良好的经济效益和社会效益；（2）该技术的应用促进陶瓷生产去实现“两个转型”，即从手工业到工业化的转型，进而到数控智能化的转型。正是从这个意义上，可以说，它是中国陶瓷生产的一次革命。

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