先進模具技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀

1、先進模具技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀隨著全球經(jīng)濟一體化發(fā)展，模具企業(yè)間的競爭日益激烈，為了能在激烈的市場競爭中立穩(wěn)腳跟謀求發(fā)展，企業(yè)必須以最新的產(chǎn)品、最短的開發(fā)時間、最優(yōu)的質(zhì)量、最低的成本、最佳的服務(wù)、最好的環(huán)保效果和最快的市場響應(yīng)速度來贏得市場和用戶。 為實現(xiàn)這一目標，模具制造業(yè)必須改變傳統(tǒng)觀念，不斷對各單項技術(shù)進行集成融合，并與現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)相結(jié)合，從而推動先進制造技術(shù)的發(fā)展。 模具設(shè)計，加工中的幾種先進制造技術(shù) 11 高速加工技術(shù)(HSM) 12 逆向工程技術(shù)(RE) 13 快速成形技術(shù)(RP) 14 虛擬制造技術(shù)(VM) .其它先進制造技術(shù)11 高速加工技術(shù)龍門式高速加工中心何謂高速加工

2、？ 高速加工概念起源于德國切削物理學(xué)家Carl Salomon，他認為在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度隨著切削速度的增大而升高，當切削速度達到臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降，從而大大地減少加工時間，成倍地提高機床的生產(chǎn)率。這一理論的發(fā)現(xiàn)為人們提供了一種在低溫低能耗條件下實現(xiàn)高效率切削金屬的方法。目前通常把切削速度比常規(guī)切削速度高5-l0倍以上的切削稱為高速加工。 高速加工的特點。a、加工效率高由于切削速度高，進給速度一般也提高5-l0倍，這樣，單位時間材料切除率可提高3-6倍，加工效率大大提高。b、切削力小高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，減少了切屑與刀具前面的摩擦，從而使切

3、削力大大降低。c、熱變形小高速加工過程中，由于極高的進給速度，95的切削熱被切屑帶走，工件基本保持冷態(tài)，這樣零件不會由于溫升而導(dǎo)致變形。d、加工精度高高速加工機床激振頻率很高，已遠遠超出“機床-刀具-工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，這使得零件幾乎處于“無振動”狀態(tài)加工，同時在高速加工速度下，積屑瘤、表面殘余應(yīng)力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。 e、簡化工藝流程由于高速銑削的表面質(zhì)量可達磨削加工的效果，因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序，從而簡化了工藝流程，縮短了零件加工時間。 綜上所述，高速加工是以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的加工技術(shù)。其工件

4、熱變形小，加工精度高，表面質(zhì)量好；非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產(chǎn)生熱變形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特別是硬度在HRC4660范圍內(nèi)的材料。12 逆向工程技術(shù)(RE) 逆向工程技術(shù)何謂逆向工程技術(shù) ？按照傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程，開發(fā)過程是市場調(diào)研一概念設(shè)計一總體設(shè)計一詳細設(shè)計一制定工藝流程一設(shè)計工裝夾具一加工、檢驗、裝配及性能測試一完成產(chǎn)品。即從“設(shè)計思路一產(chǎn)品”的產(chǎn)品設(shè)計過程，這被稱為正向工程或順向工程(FE)。然而，當我們掌握是的物理模型或?qū)嵨飿蛹r，我們必須尋求某種方法將這些實物(樣件)轉(zhuǎn)化為CAD模型，使之能應(yīng)用CADCAMCAE等先進技術(shù)完成有關(guān)任務(wù)。這種產(chǎn)品開

5、發(fā)方式的設(shè)計流程是從實物到設(shè)計，我們將這種由“產(chǎn)品一設(shè)計思路”的產(chǎn)品開發(fā)過程稱為逆向工程技術(shù)。逆向技術(shù)在模具的應(yīng)用。 a、在沒有設(shè)計圖樣以及設(shè)計圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下，在對零件原型進行測量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計圖樣或CAD模型。 b、某些難以直接用計算機進行三維幾何設(shè)計的物體(如復(fù)雜的藝術(shù)造型、人體、動植物外形)，目前常用黏土、本材或泡沫塑料進行初始外形設(shè)計，再通過逆向工程將實物模型轉(zhuǎn)化為三維CAD模型。c、人們經(jīng)常需要對已有的產(chǎn)品進行局部修改。 原始設(shè)計沒有三維cAD摸 的情況r，應(yīng)用逆向工程技術(shù)建立C A D 模型，再對CAD模型進行修改，這將大火縮短產(chǎn)品改型周期，提高生產(chǎn)效率

6、。d、利用逆向工程技術(shù)可以充分吸收國外先進的設(shè)計制造成果，使我國的模具產(chǎn)品設(shè)計立于更高的起點，同時加速某些產(chǎn)品的國產(chǎn)化速度，在這方面逆向工程技術(shù)均起到不叮替代的作用。重型車頭逆向工程技術(shù)13 快速成形技術(shù)(RP) 何謂快速成形技術(shù) ？快速成形技術(shù)，是20世紀80年代末9O年代初發(fā)展起來的一種先進制造技術(shù)，它結(jié)合了數(shù)控技術(shù)、CAD技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、自動控制技術(shù)等多門學(xué)科的先進成果，利用光能、熱能等能量形式，對材料進行燒結(jié)、固化、粘結(jié)或熔融，最終成形出零件的二維實物模型。 快速成形技術(shù)的應(yīng)用 。a、產(chǎn)品開發(fā)對于新產(chǎn)品，通過快速成形技術(shù)，方便快速地試制出產(chǎn)品的實物模型，根據(jù)實物模型可以及

7、時地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中所存在的不足或錯誤之處，從而既縮短了新產(chǎn)品開發(fā)的研制周期，又避免了設(shè)計錯誤可能帶來的損失。 b、產(chǎn)品性能測試快速成形制什在一般場合可以代替實際零件，對產(chǎn)品的有關(guān)性能進行綜合測評或工程測試，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，這樣可以大大提高產(chǎn)品投產(chǎn)的一次成功率。c、樣件展示由于應(yīng)用快速成形技術(shù)很容易制造出新產(chǎn)品的樣件，因此，快速成形技術(shù)已成為開發(fā)商與客戶之間進行交流溝通的重要手段。 d、快速制模將快速成形技術(shù)與真空注型、熔模鑄造、金屬電鍍等技術(shù)相結(jié)合，快速制造出模具，用于零件的數(shù)件或小批量生產(chǎn)。 快速成型的模具14 虛擬制造技術(shù)(VM) 何謂虛擬制造 ？虛擬制造是新產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)開發(fā)的一種哲理和

8、方法論，它強調(diào)在實際投入原材料與產(chǎn)品實現(xiàn)過程之前，完成產(chǎn)品設(shè)計與制造過程的相關(guān)分析，以保證制造實施的可行性。虛擬制造技術(shù)是基于產(chǎn)品模型、計算機仿真技術(shù)、可視化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機內(nèi)完成產(chǎn)品的制造、裝配等制造活動的制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用 。 a、在模具設(shè)計階段，應(yīng)用虛擬設(shè)計技術(shù)，在計算機中完成整體及零部件的設(shè)計，同時對其性能進行模擬分析，以便在設(shè)計階段就發(fā)現(xiàn)問題并有針對性地解決有關(guān)問題 b、虛擬裝配技術(shù)，能避免傳統(tǒng)裝配方式常存在的裝配干涉或裝配不到位現(xiàn)象，可方便地修改并首新生成零部件模型，大大降低了模具零件的返工率。 c、虛擬實驗技術(shù)可對整個模具在真實實驗環(huán)境、實驗條件、實驗負荷下

9、進行模擬實驗，通過機構(gòu)運動虛擬軟件仿真其運動軌跡，預(yù)測產(chǎn)品的安全性、可靠性、經(jīng)濟性。2.2 其它先進制造技術(shù) 敏捷制造技術(shù)(AM) 敏捷制造的基本思想是通過將高素質(zhì)的員工、動態(tài)靈活的組織機構(gòu)、企業(yè)內(nèi)部及企業(yè)之間的靈活管以及柔性的先進生產(chǎn)技術(shù)進行全面集成，使企業(yè)能夠?qū)焖僮兓?、難以預(yù)測的市場要求做出快速反應(yīng)，并由此獲得長期的經(jīng)濟效益。 并行工程(CE) 并行工程是一個集成的、并行的方式設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程的系統(tǒng)方法，它要求開發(fā)人員在設(shè)計開始就需考慮產(chǎn)品整個生命周期中的所有岡素，包括產(chǎn)品質(zhì)量、成本、進度計劃、用戶要求等。為達到并行的目的，需要建立高度集成的模型，應(yīng)用仿真技術(shù)，實現(xiàn)異地人員的協(xié)同工作

10、。 精良生產(chǎn)(LP) 精良生產(chǎn)的目的是簡化生產(chǎn)過程、減少信息量、消除過分臃腫的生產(chǎn)組織，使產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程盡可能簡化和標準化。精良生產(chǎn)的核心是準時生產(chǎn)和成組技術(shù)。 模具技術(shù)的現(xiàn)狀2.1我國模具產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2.2我國模具的現(xiàn)狀2.3模具表面處理技術(shù)的現(xiàn)狀2.4塑料模具現(xiàn)狀2.5沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢現(xiàn)狀2.1我國模具產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 1)在模具設(shè)計制造中已廣泛采用CAD/CAM技術(shù) 2)快速原型制造(RPM)及相關(guān)技術(shù)得到了更好的發(fā)展 3)高速銑削加工得到廣泛的應(yīng)用 4)熱流道技術(shù)已逐步廣泛應(yīng)用 5)優(yōu)質(zhì)材料及先進的表面處理技術(shù)取得快速的發(fā)展 2.2我國模具的現(xiàn)狀 基本情況： 進出

11、口相抵我國目前是世界上最大的模具凈進口國。中高檔模具在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具方面仍是供不應(yīng)求，由于在精度、壽命、制造周期及能力等方面，我國與國際水平和工業(yè)先進國家相比尚有較大的差距，因此每年尚需大量進口。 主要模具制造能力： 圍繞著我國國民經(jīng)濟重點發(fā)展的行業(yè)如：汽車、電子、儀器儀表，我們以制造IC產(chǎn)業(yè)需要的精度達2微米，使用壽命達到上億次以上的硬質(zhì)合金多工位級進模具及手機塑料殼模具；家電行業(yè)的大型的塑料模、34英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視塑料機殼模具；儀表系統(tǒng)的照相機小齒輪模具，汽車工業(yè)需要的部分覆蓋件模具、汽車儀表盤、保險杠及發(fā)動機殼體鑄造模具、汽車輪胎子午線活絡(luò)模具；建材行業(yè)需

12、要的塑料及鋁合金的擠出模具等，都達到很高水平。 2.3模具表面處理技術(shù)的現(xiàn)狀 模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的如下性能有著直接的影響。 模具的制造精度 ：組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過大造成模具在熱處理后的加工、裝配和模具使用過程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報廢。 模具的強度：熱處理工藝制定不當、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好，造成被處理模具強度（硬度）達不到設(shè)計要求。 模具的工作壽命:熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標等，導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影響模具的工作壽命。 模具的制造成本：處理造成的開裂、變形超差

13、及性能超差，大多數(shù)情況下會使模具報廢，即使通過修補仍可繼續(xù)使用，也會增加工時，延長交貨期，提高模具的制造成本。 20世紀80年代以來，國際模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)、模具的表面強化技術(shù)和模具材料的預(yù)硬化技術(shù)。 A 真空熱處理技術(shù) 是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù)，它所具備的特點，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣，消除氫脆，從而提高材料（零件）的塑性、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素，決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。 B 模具的表面處理技術(shù) 是通過表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)，改變模具表面的形態(tài)、化學(xué)成分

14、、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。從表面處理的方式上，又可分為：化學(xué)方法、物理方法、物理化學(xué)方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在模具制造中應(yīng)用較多的主要是滲氮、滲碳和硬化膜沉積。 C 模具材料的預(yù)硬化技術(shù) 主要在模具材料生產(chǎn)廠家開發(fā)和實施。通過調(diào)整鋼的化學(xué)成分和配備相應(yīng)的熱處理設(shè)備，可以大批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的預(yù)硬化模塊。我國在模具材料的預(yù)硬化技術(shù)方面，起步晚，規(guī)模小，目前還不能滿足國內(nèi)模具制造的要求。 采用預(yù)硬化模具材料，可以簡化模具制造工藝，縮短模具的制造周期，提高模具的制造精度。可以預(yù)見，隨著加工技術(shù)的進步，預(yù)硬化模具材料會用于更多的模具類型

15、。2.4塑料模具現(xiàn)狀 整體來看，塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。 從市場情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)重點發(fā)展技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具，并大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著我國塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長率仍將保持20%左右的水平。 2.5沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的

16、所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 結(jié)