模具現(xiàn)代制造技術(shù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上模具現(xiàn)代制造技術(shù)李曉平 【文章摘要】 該文分析了我國模具制造技術(shù)與國外的差距、模具現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向，集中介紹了模具現(xiàn)代制造技術(shù)中的核心技術(shù)：模具CAD/CAM 、快速模具制造RT。對模具CAD/CAM、快速模具制造RT發(fā)展趨勢進行了展望?！娟P(guān) 鍵 詞】 模具現(xiàn)代制造技術(shù) 模具CAD/CAM 快速模具制造RT專心-專注-專業(yè)在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟中一個非常重要的行業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)，特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強弱和模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家機械制

2、造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響著國民經(jīng)濟中許多部門的發(fā)展。模具是現(xiàn)代制造技術(shù)的重要裝備，其水平標(biāo)志著一個國家或企業(yè)的制造水平和生產(chǎn)能力。今后一段時期內(nèi)，我國五大支柱產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、批量化成本和包括產(chǎn)業(yè)更新在內(nèi)的技術(shù)進步的關(guān)鍵是模具?，F(xiàn)在全球模具總產(chǎn)值早已超過傳統(tǒng)機械工業(yè)機床與工具類產(chǎn)值的總和。一、我國模具制造技術(shù)與國外的差距目前國內(nèi)與國外的模具規(guī)模及水平都存在著較大差距，其精度、壽命、復(fù)雜程度、生產(chǎn)周期等有代表性的指標(biāo)要差一至數(shù)倍，全國1700多個模具生產(chǎn)單位中，能列出具代表性產(chǎn)品的不足10%。二五年全球模具市場貿(mào)易額約700億美元，國內(nèi)模具產(chǎn)值也可達290億元(約合35億美元)，但國內(nèi)需

3、求約占世界模具總量的7%，這將制約加入世貿(mào)后我國制造業(yè)在市場上的競爭能力。二、模具現(xiàn)代制造技術(shù)（一）模具現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)，模具在設(shè)計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態(tài)模擬技術(shù)，模具的CIMS技術(shù)，已在開發(fā)的模具DNM技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等，幾乎覆蓋了所有現(xiàn)代制造技術(shù)?，F(xiàn)代模具制造技術(shù)朝著加快信息驅(qū)動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對模具技術(shù)的要求越來越高。綜觀現(xiàn)代模具技術(shù)，正向如下的方向發(fā)展：

4、 1、高精度?，F(xiàn)代模具的精度要求比傳統(tǒng)的模具精度至少要高一個數(shù)量級。2、長壽命?，F(xiàn)代模具的壽命比傳統(tǒng)模具的壽命要高出510倍。如現(xiàn)代模具一般均可達到500萬次以上，最高可達6億次之多。 3、高生產(chǎn)率。由于采用多工位的級進模、多能模、多腔注塑模和層疊注塑模等先進模具，可以極大地提高生產(chǎn)率，從而帶來顯著的經(jīng)濟效益。如用四工位的注塑模生產(chǎn)塑料汽水瓶，每小時可生產(chǎn)8000件以上。4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。隨著社會需求的多樣化和個性化以及許多新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，對現(xiàn)代模具的結(jié)構(gòu)形式和型腔要求也日益復(fù)雜。若采用傳統(tǒng)的模具制造方法，不僅成本高、生產(chǎn)率低，而且很難保證模具的質(zhì)量要求。（二）模具現(xiàn)代制造技術(shù)中的核心技

5、術(shù)：CAD/CAM、RT1、模具CAD/CAM 模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是計算機技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個新的飛躍。采用單獨的CAD和CAM技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)模具，就其整個生產(chǎn)過程來看，與傳統(tǒng)模具設(shè)計生產(chǎn)過程沒有什么本質(zhì)變化，仍然分成兩個環(huán)節(jié)設(shè)計與制造，且二者之間有著明顯的分界，圖紙是它們之間傳遞信息的最重要的手段。模具CAD/CAM則是把CAD和CAM緊密地聯(lián)系起來，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化，其實質(zhì)是設(shè)計與制造的綜合計算機化。在CAD/CAM系統(tǒng)中，產(chǎn)品的幾何模型是關(guān)于產(chǎn)品的最基本核心數(shù)據(jù)，并作為整個設(shè)計、計算、分析過程中最原始的數(shù)據(jù)。其結(jié)果可運用數(shù)

6、據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其存儲和直接傳送到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的各有關(guān)方面，從而實現(xiàn)設(shè)計制造的一體化。這時，圖紙不再是設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造過程的唯一依據(jù)，在系統(tǒng)中傳遞的是整個設(shè)計、計算、分析后所獲得的大量信息。目前，模具CAD/CAM技術(shù)仍然是在不斷發(fā)展中的技術(shù)，其發(fā)展的最高階段是計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），其目標(biāo)是模具制造的全盤自動化，這就要求有較長時間的研究開發(fā)和巨額的資金投入。人們相信，隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必將在機械制造業(yè)中發(fā)揮巨大的作用，為社會帶來不可估量的經(jīng)濟效益。2、快速模具制造RT快速模具制造是快速原型RP在模具制造行業(yè)中的成功應(yīng)用。模具CAD/CAM技術(shù)

7、與模具RT技術(shù)的流程對比如圖所示。模具CAD/CAM與RT流程對比圖通過對比可以清楚地看出，模具RT比CAD/CAM的工藝流程減少了多個中間環(huán)節(jié)，因而可以大大地縮短模具的設(shè)計制造周期，提高勞動生產(chǎn)率。把精密鑄造、中間軟模過渡法以及電火花加工、金屬噴涂、研磨等先進模具制造技術(shù)與RP結(jié)合起來，就可以快速地制造出各種簡易模具和鋼（鐵）模具來。與CNC加工方法相比，RT可使模具的制造成本和制造周期減少到1/31/10,整個費用降低為1/31/5,經(jīng)濟效益相當(dāng)顯著。尤其對形狀特別復(fù)雜的中小型模具來說，其優(yōu)越性更為突出。目前，快速模具RT主要應(yīng)用于注塑模、沖壓模、鑄模等方面，其制造工藝方法主要有RP間接制

8、模和在RP系統(tǒng)上直接制模兩種，有三種典型的工藝路線。其一是單件小批量的產(chǎn)品制造，它利用RP快速原型技術(shù)和真空注塑技術(shù)，直接制造樹脂模具；其二是中等批量的零件的制造，其工藝方案是利用RP快速原型，采用快速噴涂技術(shù)制造金屬冷噴模（即在模具表面噴涂一層金屬薄殼，基體仍為塑料），這種模具可用于3000件以下的注塑件的生產(chǎn)；其三是大批量生產(chǎn)類型，工藝路線是先利用RP制造石墨電極，再通過電火花加工鋼模，它適用于萬件以上的大批量生產(chǎn)。 RP是80年代才發(fā)展起來的高新制造技術(shù)，快速模具制造（RT）技術(shù)是應(yīng)用這一技術(shù)改造傳統(tǒng)模具技術(shù)的成功范例。由于RT顯著的經(jīng)濟效益，近年來工業(yè)界對RT的研究投入了大量的人力和資

9、金，迄今為止全球已有300多家RT服務(wù)機構(gòu)，因而促進了這一技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用。3、CAD/CAM、RT發(fā)展趨勢現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)管理等。其中CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)中的應(yīng)用，無疑占有很重要的地位，它被認(rèn)為是現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和重要的發(fā)展方向。 （1）集成化技術(shù)。現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需求。 （2）智能化技術(shù)。應(yīng)用人工智能技術(shù)

10、實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的智能化，實現(xiàn)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。 （3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。目前早已出現(xiàn)了通過實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我區(qū)模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)明奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 （4）多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學(xué)的理論與知識，還用到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等，甚至要考慮到經(jīng)濟、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標(biāo)全

11、性能的優(yōu)化設(shè)計，以追求模具產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。 （5）虛擬現(xiàn)實與多媒體技術(shù)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實是人造的計算機環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強調(diào)人的介入與操作。VR技術(shù)在21世紀(jì)整個制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn)、制造系統(tǒng)仿真，實現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計與制造、集成設(shè)計與制造、實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。美國已于1999年借助于VR技術(shù)成功地修復(fù)了哈博太空望遠鏡。多媒體技術(shù)采用多種介質(zhì)來存儲、表達處理多種信息，融文字、語音、圖像于一體，給人一種真實感。 （6）反求技術(shù)的應(yīng)用。常規(guī)的模具設(shè)計通常以產(chǎn)品的已有設(shè)計信息為依據(jù)。這些設(shè)計信息通過工程圖或一些模型來表達，然后制定出加工工藝規(guī)劃，最終通過工裝/模具和設(shè)備制造出產(chǎn)品。但在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?，要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?，而沒有產(chǎn)品圖樣的條件下進行模具設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品。此時需要通過實物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進行實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程就是反求工程RE。一旦建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作，如實物CAD模型的修改、零件的重新設(shè)計、有限元分析、誤差分析、數(shù)據(jù)（NC）加工指令生成以及模具