先进制造技术在模具制造中的应用及前景
先进制造技术在模具制造中的应用
先进制造技术在模具制造中的应用【摘要】我国“十二五”模具行业发展规划对我国模具工业的现状进行了分析，并提出了模具工业的发展目标及主要任务，为此本文探讨了先进制造技术在模具制造中的应用。
【关键词】模具现状制造技术发展模具是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，其生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。
主要用于高效大批量生产工业产品中的有关部件和制件，其产业关联度高，技术、资金密集，是制造业各有关行业产业升级和技术进步的重要保障。
1 模具工业的现状及差距随着时代的进步和科技的发展，过去长期依赖钳工、以钳工为核心的粗放型作坊式的生产管理模式，正逐渐被以技术为依托、以设计为中心的集约型现代化生产管理模式所替代；模具产品的传统概念也正被模具是高新技术产品的概念所替代。
数控技术已把工人从繁重的体力劳动中解放出来，cad/cam/cae软件已把模具技术人员从繁重的脑力劳动中解放出来。
目前模具总销售额中塑料模具占比最大，约占45%；冲压模具约占37%；铸造模具约占9%：其他各类模具共计约9%。
我国模具工业处于世界中等水平，与国际先进水平相比，仍有大约10年以上的差距，模具加工在线测量和计算机辅助测量及企业管理的差距在15年以上。
主要表现为：模具使用寿命低30%～50%（精冲模寿命一般只有国外先进水平的1/3左右），生产周期长30%一50%，质量可靠性与稳定性较差，制造精度和标准化程度较低，等等。
与此同时，我国在研发能力、人员素质、对模具设计制造的基础理论与技术的研究等方面也存在较大差距，因此造成在模具新领域的开拓和新产品的开发上较慢，目前我国中低档模具已供过于求，而以大型、精密、复杂、长寿命模具为主要代表的高技术含量模具自给率还较低，只有60%左右，有很大一部分依靠进口。
我们还处于以向先进国家跟踪学习为主的阶段，创新不够，尚未到达信息化生产管理和创新发展阶段。
先进制造技术名词解释
制造：分为狭义制造和广义制造狭义制造：又称为小制造，指产品的制作过程广义制造：又称为大制造,指产品的全生命周期过程制造系统:制造作为一个系统,由若干个具有独立功能的子系统构成，各功能子系统相互联系又相互制约,形成一个有机的整体,从而实现从用户订货到产品发送的生产全过程CAD——计算机辅助设计是一种利用计算机支持设计者进行快速、高效、高质量、低成本，方便的完成产品设计任务的现代化设计技术CAPP——计算机辅助工艺过程设计是指用计算机辅助编制零件的机械加工工艺规程CAM-—计算机辅助制造，它是按照零件形状及CAPP生成的数控代码进行数控加工，并考虑刀具补偿等进行的后处理以及加工进程的动态仿真、机器人的在线控制等RE——反求工程，是指以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为新产品，之一种开发模式即所谓的反求工程CE——并行工程,是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式FMS——柔性制造系统是指至少由两台机床、一套具有高度自动化的物料运储系统和一套计算机控制系统所组成的制造系统，通过简单改变软件程序便能制造出多种零件中任何一种零件CIM—-计算机集成制造,是用计算机通过信息集成、过程集成、企业集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益的一种先进制造理念VM——虚拟制造，是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，是实际制造过程在计算机上的应用。
虚拟制造是利用计算机技术对制造过程的各个环节集成在三维动态的仿真模型之上,实现从设计技术到制造技术等各个方面的模拟和仿真RM——可重构制造，是按规划和设计规定的变化,利用子系统、模块或构件的重排、更替、剪裁和革新等手段，对产品或系统进行重新组态，快速实现过程更替与系统功能改变,迅速变换系统的输出、输入和能力，以快速响应市场变化的能力。
LP——精益生产，是指以整体优化的观点，以社会需求为依据，以发挥人的因素为根本，有效配置和合理使用企业资源，最大限度地为企业谋求利益的一种新型生产方式JIT—-准时生产，是一种追求无库存或库存最小，排除一切可能的浪费，而获得最大利润的一种生产方式。
冲压模具国内外发展现状
冲压模具国内外发展现状——计算机技术与冲压模具摘要：文章首先简述了国内外模具工业的发展现状及趋势；然后具体结合计算机技术在冲压模具上的应用一点简述了国内外冲压模具技术的发展现状以及将来的发展趋势。
关键词：冲压模具计算机技术应用引言冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法和生产制造技术。
根据文献记载和考古文物证明，我国古代的冲压加工技术走在世界之前，对人类早期文明社会的进步发挥了重要的作用，作出重要贡献[1]。
利用冲压机械和冲压模具进行的现代冲压加工技术，已有近二百年的发展历史。
1839年英国成立了Schubler公司，这是早期颇具规模的、现今也是世界上最先进的冲压公司之一[2]从学科角度上看，到本世纪10年代，冲压加工技术已经从一种从属于机械加工或压力加工艺的地位，发展成为了一门具有自己理论基础的应用技术科学[3]。
中国也有冲工艺学、薄板成形理论方面的教材及专著。
可以认为这一学科现已形成了比较完整的知识结构系统。
冲压技术中冲压模具是制造业的重要基础工艺装备。
用模具生产制件所达到的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。
国外将模具比喻为“金钥匙”、“金属加工帝王”、“进入富裕社会的原动力”[4]等等。
国内也将模具工业称为“永不衰亡的工业”、“点铁成金的行业”、“无与伦比的效益放大器”[5]等等。
现在，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。
没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。
就工程制造而言，进入80、90年代，由于世界各国经济的高速发展和国民生活水准的大大提高，人们对汽车、家用电器、住宅等的需求与日俱增，促进了冲压技术的快速发展，同时也就对模具技术提出了更高的要求。
且由于电子计算机技术的广泛而有效的应用，不仅促进了冲压技术的理论深入发展，而且使冲压机械、模具及操作的自动化程度等，都达到了一个更高的阶段。
由此我们不难看出，计算机技术在当今模具设计制造中起着尤为关键的作用。
模具设计与制造专业就业前景
模具设计与制造专业就业前景随着现代制造业的飞速发展，模具设计与制造专业的就业前景也越来越广阔。
模具制造是一个高技术含量的产业，在汽车、电子、航空等行业扮演着重要角色，是制造业的重要基础。
因此，模具设计与制造专业毕业生的职业前景是非常可观的，下文将从行业需求、薪资水平、发展前景等方面进行分析。
一、行业需求模具制造是现代制造业重要的基础支撑产业之一，与汽车、航空、电子等行业密不可分，成为制造业中不可或缺的部分。
因此，模具设计与制造专业的毕业生在市场上受到广泛的认可和需求，就业前景非常广阔。
一般来说，学生在大学期间应注重计算机辅助设计和数控机床加工等技能的学习和掌握。
当学生在企业中获得了实践机会，熟练掌握先进制造技术和先进模具设计软件后就能够更好地服务于企业的项目，先进技术的应用，给工作带来方便和准确度。
据调查，目前汽车、电子、航空航天等行业对申请模具设计与制造专业职位的人才需求较大。
学生毕业后可以在各大汽车厂、电子公司以及软硬件企业中寻找自己的职位。
并可以参与该行业的各个环节，例如模具制造、现场生产流程管理、质量控制等方面进行工作。
二、薪资水平根据调查，模具设计与制造专业的毕业生可以获得非常不错的薪资待遇，尤其是在汽车、电子、航空等行业中。
一般来说，毕业生的薪水水平会随着工作年限和经验的增加而逐渐增加。
初入职场时，模具设计与制造专业的毕业生可以获得一般水平的工资，大约在3000元到6000元之间。
随着工作经验的积累，职业技能的提高以及企业发展的需求，他们的薪水也会逐渐提高。
1-3年的经验后，薪资会增加到8000元——10000元之间；5年以上经验的职工收入往往超过10000元。
据悉，模具制造行业的薪酬待遇也是比较优异的。
一般来说，技术精湛，经验丰富的模具设计与制造师可以获得较高的薪水水平。
留学归来的国外人才也在该领域获得更高的薪资待遇。
三、发展前景模具制造是现代制造业的重要组成部分，充分发挥了创新的重要作用。
机械设计中的先进制造技术与应用
机械设计中的先进制造技术与应用在当今科技飞速发展的时代，机械设计领域也不断迎来新的变革和突破。
先进制造技术的出现和应用，为机械设计带来了前所未有的机遇和挑战。
这些技术不仅提高了生产效率和产品质量，还为创新设计提供了更广阔的空间。
先进制造技术涵盖了众多方面，其中包括增材制造（3D 打印）、计算机数字控制（CNC）加工、激光切割、电火花加工（EDM）等。
增材制造，也就是我们常说的 3D 打印技术，在机械设计中具有显著的优势。
传统制造方法往往需要通过模具成型或切削加工来制造零件，这在一定程度上限制了设计的自由度。
而 3D 打印则可以根据设计师的创意，直接将数字模型转化为实体零件，无需模具，能够轻松实现复杂的几何形状和内部结构。
这使得设计师能够打破传统的设计思维，创造出更加优化和创新的产品。
例如，在航空航天领域，3D 打印可以制造出轻量化、高强度的复杂零部件，提高飞行器的性能和燃油效率。
CNC 加工则是一种高精度、高效率的制造技术。
通过预先编写的数控程序，机床能够自动完成复杂的切削加工操作。
在机械设计中，CNC 加工常用于制造高精度的模具、轴类零件、箱体零件等。
与传统加工方法相比，CNC 加工具有更高的加工精度和一致性，能够满足机械产品对精度和质量的严格要求。
同时，CNC 加工还可以实现多轴联动加工，进一步拓展了加工的可能性。
激光切割技术在板材加工中发挥着重要作用。
它利用高能量密度的激光束照射板材，使其瞬间熔化或气化，从而实现切割。
激光切割具有切割速度快、切口质量好、精度高的特点，能够切割各种形状和厚度的板材。
在机械设计中，激光切割常用于制造钣金零件，如机箱外壳、防护罩等。
电火花加工是一种非接触式的加工方法，适用于加工高硬度、高强度的材料。
它通过在工具电极和工件之间产生脉冲放电，使工件材料被蚀除，从而形成所需的形状。
在模具制造中，电火花加工常用于加工模具的型腔、型芯等复杂形状，保证模具的精度和表面质量。
模具在我国各行业的应用及发展趋势
模具在我国各行业的应用及发展趋势模具作为重要的工艺装备应用于制造领域的许多行业，模具制造水平不仅是衡量一个国家制造水平高低的重要指标，而且在很大程度上决定着该国产品的质量、效益和新产品开发能力。
模具被广泛地应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗、生物、能源等行业，上述行业中约60%～80%的零部件需要依靠模具加工成型。
标签：模具;制造领域;模具制造;加工成型在国家产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持下，我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构也有了较大的改善，模具商业化程度提高了，中高档模具和塑料模具占模具总量的比例有了明显的提高，模具进口减少。
但由于我国模具工业起步较晚，底子薄，虽有较快发展，就总量来看，仍供不应求，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出。
目前我国的工业经济已经到了大批量规模经济和小批量多品种经济同时发展的时期，大批量生产和小批量多品种生产对模具要求虽然有所不同，但就模具的依赖性来说，则是大同小异。
一、模具在我国各行业的应用1. 模具在汽车、摩托车行业的应用汽车摩托车行业是模具最大的市场，汽车工业重点是发展零部件、经济型轿车和重型汽车。
汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
我国汽车基本车型到2018年达到600多种，另有更新车型和改装车型500多种。
为了适应市场需要，汽车换型时间不断缩短，轿车一般为3-4年，轻型车4-5年，其他车型约为6-8年。
而汽车换型时约有80%的模具需要更换，一个型号的汽车，所需模具达几千副，价值上亿元。
一个车型平均需大中型覆盖件模具约260副，因此，我国把发展大中型汽车覆盖件模具生产当作当务之急。
随着塑料件在汽车中的使用越来越广泛，如保险杠、仪表板、油箱、方向盘等，都需要大中型塑料模。
另外国内摩托车产量很大，据统计，单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上必须用模具生产。
国内外模具制造的现状和趋势
国内外模具制造的现状及发展趋势材料成型及控制工程材控071班陈俊奇 0701100533 模具业被称为“百业之母”，当前汽车、IT、航空、建材、展具、医疗、卫浴等诸多产业当中，80%以上的零部件都是由模具制造出来的。
我国模具工业发展比较晚，一直没有形成产业规模，经过“十五”、“十一五”高速发展，现代模具产业在新型工业化道路上驶上了快车道，模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务，模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。
一、我国模具制造的现状近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2010年全国模具总产值约为1200亿元,2020年约为3100亿元，再经过10 年的努力, 2020年时基本达到国际水平, 我国不但成为模具生产大国, 而且进入世界模具生产制造强国之列。
在模具生产方面, 国内已经能够生产精度达2μm 的精密多工位级进模; 在汽车模具方面, 已能制造新轿车的部分覆盖件模具。
许多模具企业十分重视技术发展, 增大了用于模具技术进步的投资, 现今从事模具技术研究的机构和院校已有30 余家,从事模具技术教育培训的院校已超过50 家。
二、与世界发达国家的差距目前全世界模具年产值约为600亿美元, 日本、美国等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。
虽然中国模具工业近几年设计、制造技术、模具质量水平等取得了很大的发展,但与世界发达国家相比仍存在较大的差距。
( 1) 模具设计体系规范模具设计软件系统开发是当务之急。
( 2) 制造工艺水平国内模具生产厂家工艺条件参差不齐。
不少厂家特别是私有企业, 由于设备不配套, 很多工作依赖手工完成, 严重影响精度和质量。
而欧美许多模具企业的生产技术水平在国际上是一流的。
( 3) 调试水平模具属于工艺装备, 生产出合格制品才是最终目的。
国内模具的质量、性能检验大多放在用户处, 易给用户造成大量的损失和浪费。
高速切削加工在模具制造中的应用
高速切削加工在模具制造中的应用摘要高速切削加工是近十年来迅速崛起的一项先进制造技术，是面向21世纪的一项高新技术，而模具已经成为当今工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备，高速加工技术的发展迅速，为提高模具制造水平、产品质量提供了新的发展方向。
关键词高速切削加工；模具制造；应用中图分类号 tg506 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-（2013）011-0134-01高速切削加工是近十年来迅速崛起的一项先进制造技术，是面向21世纪的一项高新技术，由于高速切削加工主轴转速高、切削进给速度高、切削量小，但单位时间内的材料切除量却增加4～6倍。
它具有切削效率高、加工质量高、能直接加工淬硬钢件和良好的经济性，使航空、模具、汽车、轻工和信息等行业的生产效率与制造质量显著提高，并引起加工工艺及装备相应的更新换代。
模具是工业生产中最基础的设备，是实现少切削和无切削的不可缺少的工具。
模具已广泛用于工业生产中的各个领域，如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等，它们中60%～80%的零件都需要模具来进行制造；高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产；工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。
工业产品零件粗加工的75%，精加工的50%及塑料零件的90%将由模具完成。
正因为模具应用如此广泛，与之相关的模具制造技术也有了很大的发展。
目前，采用高速切削生产模具已经成为模具制造的大趋势。
在国外一些模具生产厂家，高速机床大面积取代电火花机床，高速切削生产模具已经逐渐成为模具制造的大趋势。
1 目前模具制造的发展现状和趋势目前中国模具市场需求已达500亿元之规模。
汽车模具、特别是覆盖件模具年增长速度将超过20%；建材模具也迅速发展，各种异型材模具、墙面和地面模具成为模具的新增长点，今后几年塑料门窗和塑料排水管增长将超过30%；家电模具年增长速度将超过10%；it业年均增长速度超过20%，对模具的需求占模具市场的20%。
先进制造技术在机械制造领域的应用
先进制造技术在机械制造领域的应用随着科技的发展，机械制造行业也逐渐迈入了数字化时代。
先进制造技术的应用，让传统的机械制造走向了“智能+高效”的方向。
一、数字化制造数字化制造是机械制造中的一项先进技术，通过将传感器与物联网技术进行深度结合，实现了数据的实时采集和监控。
数字化制造可以实现生产过程的可视化、智能化、智慧化，并能够通过数据提高生产效率、品质控制和安全生产水平。
数字化制造最明显的特点就是以数据为核心。
数字化制造可以将生产环节中的传感器数据、机器数据、质量数据等信息进行实时采集，并进行自动化分析、处理和反馈。
通过数据的明晰化、优化化和可视化，就可以让整个生产过程更加智能、稳定和高效。
二、人工智能人工智能是一个非常广泛的概念，具体表现形式有很多。
在机械制造领域中，人工智能的最大优势就是智能化生产、自动优化和智能化质量控制。
通过智能感知和学习，机械制造过程中的生产效率、质量控制、设备运维等能力将得到大幅度提升。
例如，在一些高精度制造领域，机器人与人工智能深度结合，可以自动完成零件的拼装与组装，同时具备自主识别缺陷和纠正差错的能力。
通过算法的自我提升，智能机器人可以快速适应各种复杂工艺和生产条件下的制造任务。
三、互联网+ 制造互联网+ 制造是近年来不断发展的一种全新商业模式，它将生产与信息技术深度结合，实现了生产、研发、销售等全环节的在线化、可视化和标准化。
在机械制造行业中，互联网+ 制造的应用，让传统的机械制造企业摆脱了手工生产、错综复杂的管理流程和传统营销盲点。
通过互联网的在线销售平台，以及在线数据共享和协作，机械生产可以更快地响应市场需求。
通过互联网+ 制造模式的应用，机械制造行业的整体产能、产量和产品品质将得到快速提升。
而从传统单一的机械制造企业到互联网+ 制造企业，不仅仅是一个商业模式的转变，更是创新思路和策略的根本变革。
四、增材制造增材制造，即 3D 打印技术，是当前机械制造行业中最受关注的技术之一。
模具行业发展现状及趋势分析
模具行业发展现状及趋势分析模具行业是制造业的基础产业之一，对各个制造领域具有重要的支撑作用。
随着制造业的发展和技术的进步，模具行业也呈现出一些新的发展趋势。
首先，模具行业在技术方面不断创新。
随着先进制造技术的应用，模具行业正在向数字化、智能化、高精度、高效率的方向发展。
例如，采用CAD/CAM/CAE集成技术，可以实现模型设计、计算分析和加工制造的一体化。
此外，3D打印、激光切割等新技术的应用也为模具制造带来了更大的发展空间。
其次，模具行业正逐渐实现产业升级。
传统的模具制造主要依赖人工操作，且生产效率低下，现代化程度不高。
而现在，随着先进制造技术的应用和自动化设备的推广，模具制造正逐渐实现自动化、数字化、智能化。
这不仅能够提高产品质量和生产效率，还能够降低生产成本，提高企业竞争力。
再次，模具行业的应用领域正在不断扩大。
随着新材料的不断涌现和新技术的应用，模具行业的应用范围也在不断拓展。
除了传统的汽车、电子、家电等领域，模具在航空航天、医疗器械、新能源等领域的应用也越来越广泛。
这为模具行业带来了更多的发展机遇和市场需求。
最后，模具行业发展面临一些挑战和问题。
一方面，国内模具行业竞争激烈，企业数量庞大，但大部分企业规模较小，技术水平较低，缺乏核心技术和创新能力。
另一方面，国外模具企业的技术和管理水平相对较高，市场竞争力强。
因此，国内模具企业需要加大技术创新力度，提升产品质量和技术含量，提高市场竞争力。
综上所述，模具行业正朝着数字化、智能化、高精度、高效率的方向发展，实现产业升级。
模具的应用领域也在不断拓展，给模具行业带来了更多的发展机遇。
然而，模具行业也面临竞争激烈和技术创新的挑战。
因此，模具企业需要加大技术创新力度，提升产品质量和技术含量，以提高市场竞争力，实现可持续发展。
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第18卷 第3期2006年9月 塔 里 木 大 学 学 报Journal of Tari m UniversityVol.18No.3Sep.2006 文章编号:1009-0568(2006)03-0091-02先进制造技术在模具制造中的应用及前景王旭峰1,2 韩勇3(1 沈阳农业大学工程学院,辽宁沈阳 110161)(2 塔里木大学农业工程学院,新疆阿拉尔 843300)(3 农一师八团,新疆阿拉尔 843017)摘要 本文介绍了目前模具制造业状况,从不同角度讲述先进制造技术在模具制造业中的应用情况,并且介绍了先进制造技术在模具制造业中的应用前景。
关键词 先进制造技术;模具;应用中图分类号:T-1 文献标识码:AThe Appli ca ti on and Prospect of Advanced M anufactur i n gTechnology i n M old M anufactureW ang Xufeng1,2 Han Yong3(1College of Engineering,Shenyang Agricultural University,Shenyang L iaoning110161)(2College of Agricultural engineering,Tari m University,A lar Xinjiang843300) (3No.8Regi m ent,the First D ivisi on of Xinjiang Pr oducti on&Constructi on Cor p s,A lar Xinjiang843017)Abstract This article intr oduced the p resent situati on,app licati on conditi on and app licati on p r os pect of advanced mold manufacturing industry fr om different angles.Key words advanced manufacture technol ogy;mold;app licati on1 模具制造业的基本状况模具作为工业生产的基础工艺装备,在汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。
据统计,75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成形;家用电器行业的80%零件、机电行业的70%以上零件也都要靠模具加工;因此,模具又被称之为“百业之母”。
模具生产的工艺水平及科技含量的高低,成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力,决定着一个国家制造业的国际竞争力。
截至2005年,我国约有模具生产厂点20000多个,专业模具厂400多个,从业人员70多万人。
总产值约180多亿人民币,年产各类模具300万套(不包括简单模具),使我国在模具数量上成为生产大国。
2000年至2005年间,我国模具工业的产值年平均增长18%左右。
目前国内模具市场需求巨大,前景广阔。
大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长很大。
世界模具市场仍然是供不应求,近几年,世界模具市场总量一直保持在700亿～850亿美元之间。
现代工业对模具提出了更新和更高的技术要求,模具行业必须以高度集成化、智能化、柔性化和网络化与之应对。
提高产品质量及生产效率,缩短设计及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高收稿日期:2006-02-22作者简介:王旭峰(1974-),男,讲师,在读硕士,主要从事机械设计与先进制造业的教学与科研工作。
塔 里 木 大 学 学 报第18卷模具制造业的应变能力,满足用户需求。
模具业和整个制造业,在当今世界经济的大环境中,如何求生存,如何求发展?当今,“模具就是经济效益”的观念,已被越来越多的人所接受。
而在模具制造中,广泛采用各种先进的制造技术并使之不断发展完善,是促进模具工业兴旺发达的必由之路。
模具先进制造技术从广义上讲是模具制造业不断吸取信息技术和现代管理技术的成果,并将其综合应用于模具产品设计、加工、检验、管理、销售、使用、服务乃至回收的模具制造全过程[1],以实现优质、高效、低耗和灵活生产,提高在多变的市场中的适应能力和竞争能力的模具制造技术的总称。
模具先进制造技术的一个发展趋势就是:客户化、小批量和快速交货。
2 高速数控加工在模具制造中的应用高速数控加工的关键技术是:高速主轴及高速进给驱动系统机床;高速加工刀具系统;基于CAD/ CAM自动化数控编程[2]。
2.1 高速数控切削主要是车削和铣削。
一般高速数控切削的主轴转速比普通数控切削转速高1～10倍。
高速数控切削的另一个内涵是采用高的进给速度。
维持切削力不变,提高转速就能够提高切削速度,减少切削时间;维持进给速度在普通切削水平,提高转速就能够减小切削力,可以加工较细或较薄的模具零件。
高速主轴是高速数控切削的首要条件。
目前主轴转速可达100000转/m in,高速切削速度在5～100m/s。
完全可以达到模具零件的镜面车削和镜面铣削。
2.1.1 高速主轴有以下几种渐变形式采用液体静压轴承的高速电动主轴,主轴回转精度在0.2μm以下,转滚达到100000转/m in;还可以采用空气静压轴承的高速电动主轴,主轴回转精度可在50n m以下,转速可高达200000转/m in。
正在开发之中。
2.1.2 高速数控切削机床的结构特征进给驱动系统的高速化,即采用大导程滚珠丝杠和高速伺服电机、直线电机和精密直线导轨;进给速度可达60～120m/m in;运动部件轻量化和伺服进给控制精密化;已研制出三、四、五轴联动高速数控切削机床。
可加工复杂型面的模具。
2.1.3 高速数控切削刀具系统刀具材料有镀膜的和未镀膜的硬质合金、金属陶瓷、氧化铝基和氧化硅基陶瓷、聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等,适合于高速数控加工;刀柄结构要求具有很高的几何精度和装夹重复精度、很高的装夹刚度和高速运转时的完全可靠性;安装刀具的模块化要求有典型的HSK型刀柄及其连接结构、液压膨胀夹头、TR I B OS力胀套夹头等。
2.2 高速数控磨削高速主轴要求具有高速动平衡,可采用机电动平衡系统或电液动平衡系统;高速数控磨床结构要求组合多种磨削功能,具有高动态精度、高抗振、高稳定性、高自动化和高可靠性;高速数控磨削砂轮要求整体具有很高的机械强度,高速时完全可靠,外观锋利,结合剂必须具有很高的结合强度和耐磨性以减少砂轮的磨损,高速砂轮采用等强度来设计优化结构和形状;冷却系统要求冷却液具有较高的热容量和热传导率以提高冷却效率,有良好的过滤性、良好的防腐性和高附着力,有较高的稳定性,不起泡,易于清洗,有利于环境保护。
2.3 基于CAD/CAM自动化数控编程高速数控加工作为模具加工的前沿技术,关键技术之一就是采用先进的CAD/CAM集成设计和制造系统,进行图形交互的自动数控编程,这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。
3 模具制造的发展要面向先进制造的特种加工技术面向先进制造的特种加工技术是在传统的特种加工技术与材料技术、控制技术、微电子技术和计算机技术紧密结合的基础上,随着快速响应市场需求而逐步发展起来的。
3.1基于分步制造思想,利用简单工具实现三维成型加工的去除型特种加工技术包括数控电火花仿铣加工技术、数控电化学铣削加工技术和数控超声波加工技术。
普通的电火花、电化学、超声波成形加工利用形状复制原理将工具的形状复制到工件上。
要得到一定精度的模具三维形状,就需要制作与其形状相同、凸凹相反的工具,并严格控制工作液在加工间隙中的流淌分布。
为节省大量的复杂形状工具的制造费用和时间,简化工作液的流动控制,可采用简单形状的工具,依照数控铣削那样依靠机床的成形运动来加工出复杂的29第3期王旭峰等:先进制造技术在模具制造中的应用及前景模具三维型面的新型加工工艺技术。
这必须解决如下几个技术难题:实现加工过程的稳定控制;具有确定的材料去除规律及工具损耗规律;实现工艺过程建模;研制出相应的CAD/CAM软件。
为有效地简化问题的复杂性,将采用类似快速成形的分层制造加工模式,并严格控制每一层的加工余量,确保工具只有底面实现加工,而侧面不参与加工,从而使复杂的模具三维型面加工问题转化为一系列平面加工问题。
3.2 三维型腔的精密成形及镜面电火花加工一体化技术电火花精加工模具零件时,需要采用较小的放电能量和加工间隙。
这样当加工面积较大时,工作和电极间就会形成较大的寄生电容,导致易产生集中放电现象,影响表面的加工质量。
这里采用在普通煤油工作液中添加固体微细粉末的方法,来增大精加工的极间距离、减小电容效应、增大放电通道的分散性。
从而可使排屑好、放电稳定、加工效率提高,并有效降低加工表面的粗糙度。
同时使用混粉工作液还可在模具工件表面形成硬度较高的镀层,提高模具型腔表面的硬度和耐磨性,实现模具三维型腔的精密成形及镜面电火花加工一体化。
3.3 基于RP技术的特种加工技术,以及面向RP 技术的特种加工工艺组合技术快速成形技术已成为模具制造的有效手段,正以其特有的制造哲理深刻地变革着模具制造领域,未来的模具制造体系必然综合材料增长制造和去除加工两种原理,以实现模具零件的快速制造,使特殊材料(如功能梯度材料)零件的直接制造成为可能,使得人们长期以来设想的按力学、电磁学性能来设计制造新材料零件变为现实。
应该探索快速成形技术与电铸、电弧喷涂、等离子喷涂、等离子熔射成形、浇注、精密铸造、电火花等特种加工方法的组合工艺技术[3],为特殊性能材料零件和金属模具的快速制造提供崭新的技术手段。
4 模具及制造技术发展趋势4.1 模具将向多功能复合型进一步发展多工位级进模和多功能模具是我国重点发展的精密模具品种。
目前,国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。
生产的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达20μm,寿命达到1亿次以上。
其他的多工位级进模,也已达到较高的水平[4]。
4.2 模具的发展趋向大型化这是由于用模具成形的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的“一模多腔”所造成的。
4.3 模具的精度将越来越高十年前,精密模具的精度一般为5μm,现在已达到1～3μm。
4.4 压铸模将得到快速的发展随着车辆和电机等产品向轻量化发展,压铸模的比例将不断提高,同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。
4.5 快速经济模具的前景十分广阔二十一世纪是多品种小批量生产时代,这种生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。