模具论文

模具论文 河南机电高等专科学校 毕业设计 毕业论文题目:模具的发展历史、应用领域及发展 趋势 系 部 材料工程系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具08 学生姓名 学 号 指导教师 2011年3月11日 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 目 录 1 绪论 ........................................................................ 2 2 模具的发展历史 ........................................................... 2 2.1我国模具的发展历史........................................... 2 2.2国外模具的发展历史........................................... 7 3 模具的应用领域 .......................................................... 12 3.1模具在汽车摩托车行业的应用 ................................. 12 3.2模具在电子及通讯产品市场的应用.............................. 13 3.3模具在家用电器行业的应用.................................... 14 3.4模具在塑料制品方面的应用.................................... 15 3.5 模具在建材行业的应用 ....................................... 15 3.6 模具在军事方面的应用 ....................................... 15 3.7 模具在其它方面的应用 ....................................... 16 4 我国模具技术的发展趋势 ................................................ 16 4.1 模具产品发展将大型化、精密化 ............................... 16 4.2 多功能复合模具将进一步发展 ................................. 17 4.3 热流道模具的比重将逐步提高 ................................. 17 4.4 气体辅助和适应高压注射成形等工艺将积极发展 ................. 17 4.5 快速经济模具的前景十分广阔 ................................. 19 4.6 模具标准件的应用将日渐广泛 ................................. 19 4.7 先进的表面处理技术将进一步受重视 ........................... 19 4.8 CAD/CAM/CAE技术将全面推广 ................................. 20 4.9 高速铣削加工将更广泛的应用 ................................. 21 4.10 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用 ................. 22 4.11 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 ................... 23 4.12 模具自动加工系统的研制和发展 ............................. 23 5 结束语 ..................................................................... 23 6 参考文献 .................................................................. 24 1 河南机电高等专科学校毕业设计论文 1 绪 论 中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。国际模具及塑胶五金产业供应商协会负责人罗百辉介绍，据不完全统计，中国目前约有模具生产厂点3万余家，从业人员有100多万人，全年模具产值近1000亿元人民币。其中产值过亿元的模具企业有20多家，产值5000万至1亿元的中型企业有几十家，产值2000万左右的企业占很大比例。罗百辉表示，近年来，模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具标准件、模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度;国内目前已能生产单套重量达60吨的大型模具、型腔精度达0.5μm的精密模具、一模7800腔的多腔模具及4m,min以上挤出速度的高速模具。模具寿命也有很大提高，己可以达到100万模次以上。虽然如此，我国的模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具、高精度冲模和高精密注塑模具等方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。 2模具发展历史 2.1我国模具发展历史 我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。中国模具工业发展到今天，经历了一个艰辛的历程，直到1976年仍处在落后状态。自1977年以来，由于我国机械、电子、轻工、仪表、交通等工业部门的蓬勃发展，对模具的需求在数量上越来越多，质量要求越来越高，供货期越来越短。因此，引起了我国有关部门对模具工业的高度重视，将模具列为“六五”和“七五”规划重点科研攻关项目，派人出国学习考察，引进国外模具先进技术，制定有关模具国家标准。通过这一 2 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 系列措施，使得模具工业有了很大发展，并在某些技术方面有所突破。第二汽车制造厂采用新技术、新材料为日本五十铃厂制造了高质量的大型铸造模具，赢得了良好的国际信誉。 我国自主研制的塑料模 我国自主研制的冷冲模 1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年{BANNED}始生产精冲模具。1980年上海已能制造一模400个型腔大型热固性塑料封装模，这种铸造模具要求形位误差小，表面粗糙度小于0.1um。随后，家用电器大型复杂塑料成型铸造模具也陆续试制成功;平均刃磨寿命达400万冲次、毛刺0.5um以下硬质合金级进模也被攻克，这种6工位转子片生产用铸造模具已接近国际先进水平。同时，还制造出了10多个工位精密级进模，以及精度难度都较高塑料成型铸造模具，并通过消化引进技术，研制微米级精度多工位级进模多型腔塑料成型模。此外，铸造模具计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM)技术也开始了研究，并取得了初步成果。这个时期，铸造模具工业才真正得到了较大发展。全国铸造模具生产厂点达到了6000多家，职工人数约30万人，生产铸造模具约80万套，标准模架16万多套，我国铸造模具工业已初具规模。 3 河南机电高等专科学校毕业设计论文 精冲模具三级级进模 汽车覆盖模具 最近几年，不断引进先进制造技术先进设备，零件测绘方面，一般不再用拓印法、样板法，而采用三坐标测量仪激光扫描仪等先进测量设备测量技术，测绘零件不仅准确、迅速，而且可将所测数据图形直接输入计算机，建立各种文件，显示零件三维模型二维图形。设计方面，由于CAD普遍应用，许多企业工厂已经甩掉了图板或正甩掉图板，等三维造型软件大力推广，不仅可为CNC编程集成提供保证，还可以设计时进行装配干涉检查，保证设计工艺合理性。加工方面，数控机床广泛使用不仅保证了铸造模具零件加工精度质量，而且以高切削速度、高进给速度高加工质量为主要特征加工技术，比传统切削加工效率提高几倍甚至十几倍。一些上规模、上水平铸造模具厂不断涌现，一些无技术、无水准、设备简陋手工作坊逐步被淘汰出局，使我国铸造模具工业又有了长足发展。 4 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 CAD系统原理图 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 5 河南机电高等专科学校毕业设计论文 CAE系统 在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 还引进了AutoCAD CATIA 等软件及法国March-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始 走向少数模具厂家技术开发的领域。 在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。 快速原型(RP)传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来 低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作 难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标 6 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 三维快速成型打印机 激光快速成型机 2..2 国外模具发展历史 1美国模具工业 美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具业早已成为成熟的高技术产业，处于世界前列。美国模具钢已实现标准化生产供应，模具设计制造普遍应用 CAD/CAE/CAM技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能模具的发展达到领先水平。 但自上世纪90年代以来美国经济面临后工业化时代的大调整、大变革，也面对强大的国际竞争——来自成本压力、时间压力和竞争压力。 2日本模具业 目前，日本的模具制造技术仍处于世界领先地位。据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上， 7 河南机电高等专科学校毕业设计论文 即日本模具业以中小企业为主，主要靠专业化分工，完成高质量的模具设计、加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，使“日本制造”的模具成为一种品牌、优质的象征。近年来，日本塑料模具、粉末冶金模具、压铸模具增长明显，冲压模具和锻造模具则相对呈减少趋势。据罗百辉了解，日本模具目前面临五大课题——缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足以及迎接亚洲各国的挑战。针对此况，日本许多模具厂家都在积极扩大设备投资。在加工方面，大量采用无人看管的加工单元，或者通过计算机进行联机控制。在设计制造部门几乎都采用CAD/CAE/CAM技术，进行动作仿真分析、DNC(直接数字控制)加工。模具的技术开发主要向高精度、高速度、长寿命、复杂、大型、一体化和高性能诸方面发展。 国外先进成型技术 3新加坡模具产业 新加坡是一个只有300万人口的小国，在上世纪80到90年代，政府重 8 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 视和支持精密模具的发展，出台了很多政策，使模具工业得到快速增长，促进了新加坡经济的快速发展。 新加坡拥有各种类型模具以及精密加工相关企业超过1000多家，模具年产值超过45亿人民币，在亚洲模具业中有着相当重要的影响力和作用。模具企业中上市的有10多家。新加坡65%以上企业生产的模具都是为电子相关业配套的，生产的模具不是大型的，但都是高精密、高水平的模具。 新加坡模具企业主要集中在半导体框架/封装模具、五金冲压模具、塑胶模具、硅橡胶模具等领域。 硅橡胶模具 4德国模具业 德国一向以精湛的加工技艺和出产精密机械、工具而著称，其模具业也充分体现了这一特点。对于模具这个内涵复杂的工业领域，经过多 9 河南机电高等专科学校毕业设计论文 年的实践探索，德国模具制造厂商形成了一个共识:即全行业必须协调一致，群策群力，挖掘开发潜力，共同发扬创新精神，共同技术进步，取长补短，发挥好整体优势，才能取得行业的成功。此外，为适应当今新产品快速发展的需求，在德国不仅大公司建立了新的开发中心，而且许多中小企业也都这样做，主动为客户做研发工作。在研究方面德国始终十分活跃，成为其在国际市场上保持不败的重要基础。在激烈竞争中，德国模具行业多年保持住了在国际市场中的强势地位，出口率一直稳定在33%左右。 据德国工、模具行业组织——德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会统计，德国有模具企业约5000家，2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%。 目前，世界模具企业为了缩短制模周期、提高市场竞争力，采用高速切削加工技术越来越多。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、压铸模、大型塑料模具等曲面加工，其曲面加工精度可达0.01mm。在生产中采用数控高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光时间。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。(1)电火花加工在铸造模具制造中是不可缺少的工艺方法。电火花加工对于淬火后的深、小型腔的加工仍是有效的。日本沙迪克公司的直线电动机伺服驱动的数控电火花成型机床具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的电火花成型机具有的P-E3自适应控制系统、PCE能量控制系统及自动编程专家系统，在铸造模具制造中有其不可替代的作用。(2)精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达2,3μm，铸造模具的精度要求也达到10,20μm。目前国内厂家使用较多的检测设备有意大利、美国、德国等具有数字化扫描功能的三坐标测量机。如一汽铸造有限公司铸造模具设备厂拥有德国生产的1600mm×1200mm坐标测量机，具有数字化扫描功能，可以实现从测量实物到建立数学模型，输出NC代码，最终实现模具制造的全过程，成功地实现逆向工程技术在模具制造中的开发和应用。这方面的设备还包括:英国雷尼绍公司的高速扫描仪 10 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 (CYCLONSERIES2)，该扫描仪可实现激光测头和接触式测头优势互补，激光扫描精度为0.05mm，接触式测头扫描精度达0.02mm。利用逆向工程制作模具，具有制作周期短、精度高、一致性好及价格低等许多优点。 快速扫描仪 (3)快速原型制造铸造模具已进入实用阶段，LOM、SLS等方法应用的可靠性和技术指标已经达到国外同类产品水平。(4)模具毛坯快速制造技术。主要有干砂实型铸造、负压实型铸造、树脂砂实型铸造等技术。 总体来说世界模具制造技术发达的国家，无不是朝着大型化，精密化发展，世界模具行业已出现“百家争鸣”的局面，随着先进技术的应用，模具制造周期越来越短，模具精度，耐用度越来越高，中国模具行业要想在世界上又一席之地，必须拥有自己的核心技术。 11 河南机电高等专科学校毕业设计论文 3 模具的应用领域 模具是能生产出具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产工具。现在工业生产中，60%~90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，而模具作为一种高附加值技术技术密集型产品直接为高新技术产业化服务，又大量采用高新技术，因此模具已是高新技术产业的重要组成部分。模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代的工业规模生产中日益发挥着重大作用，通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在机械、电子、轻工、家电、通讯、军事和航天等领域的产品生产中获得了广泛的应用，作用不可替代，模具被赞为“金钥匙”、“制造业之母”、“进入富裕社会的原动力”等。中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。 3.1 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,。我国汽车基本车型预计到2005年将达170种，另有更新车型和改装车型430种, 为了适应市场需求，汽车换型时间不断缩短，轿车一般为3-4年，轻型车4-5年，其它车型约为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。 12 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 汽车模具 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。一个型号的摩托车，共需模具近1000副，价值1000多万元，因此，模具总需求量很大。由于所需模具大部分为中小型模具(压铸模$塑料模较多)，因此，国内基本能满足需求， 模具企业在面向摩托车行业的模具国产化方面仍有许多工作可做，其中压铸模的国产化任务更重。此外，农用车对模具的需求增长也很快，而且随着车型向舒适化方向发展，对模具也提出了类似于卡车的要求。 3.2 模具在电子及通讯产品市场的应用 电子产品中，音像产品是模具的主要市场，其中尤以彩色电视机为主。单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需模具约140 副，价值约700万元，其中塑料模约10副价值120万元左右，随着彩电年产量的提高， 对模具的需求将大大增加。 微机年均需求量1000万台以上，每个型号的微机约需模具30多副，计400万元左右。与微机配套的打印机，单台需模具20多副，计300万元。 由于机型多为国外开放，因此进口模具很多，随着我国自行开发能力的提高，自行开发的机型多采用国产模具。与此同时，用于网络机顶盒的模具也是不可忽视的一部分。当然 VCD/DVD机、录像机、摄像机、通讯设备等所需模具在我国也有一个不 13 河南机电高等专科学校毕业设计论文 小的数量，为它们服务的模具也要占全部模具的20%左右。 电子模具 3.3 模具在家用电器行业的应用 模具在电冰箱$洗衣机等电器中运用极为广泛。单台电冰箱需用模具生产的零件约150个， 共需模具约350副，价值约400多万元。单台洗衣机需用模具生产的零件约为500多个，共需模具约200副，价值约2000 万元(双桶洗衣机)到3000万元(全自动洗衣机)单台空调器仅塑料模就需近20副，价值约200万元。现全国冰箱产量已超过1000万台，洗衣机1000多万台，空调器1200万台，大部分模具已实现国产化，少量大中型塑料模和多工位级进模仍需进口。 14 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 家电外壳模具 3.4 模具在塑料制品方面的应用 工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业，随着我国塑料制品的需求量逐年增长，对模具的需求量也逐年增加。另外，玩具行业目前有100 多亿元产值，这一行业所需要塑料模具也是一个不小的量。 3.5模具在建材行业的应用 建筑为我国支柱产业之一，虽然目前我国已有的塑料型材生产线已供过于求，但塑料门窗仍在高速发展与铝合金门窗一样，随着建筑业的发展，塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大，其中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。 3.6 模具在军事方面的应用 军事工业的发展水平高低代表着国防力量的强弱，我国军事工业迅速发展，对模具的需求越来越高，尤其是对模具质量和经对的要求，精密注射模和精密冲裁模等的使用使我国的军事装备有了质的飞跃，模具已 15 河南机电高等专科学校毕业设计论文 成为现在军事工业不可或缺的生产工具，对军事工业有着极其重要的影响。 3.7 模具在其它方面的应用 随着新产品的不断开发，尤其是自动化仪器仪表的快速发展，这一行业对模具的需求将日益增长。此外，自行车、电机、缝纫机也是我国模具业的一个重要市场。近年我国对橡胶制品的需求量速度增长，车轮胎需要量很大，这就对子午线轮胎模的高速发展提出了要求。 模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具。这几年，我国每年要进口7亿美元左右的模具。2009年，全国塑料制品总产量4,475万吨，总产值超1万亿元，这些产品都要经过塑料模具成型。建筑业过去与模具工业的关系不大，现在不同了，地板砖和卫生洁具需要大量的陶瓷模具，塑料管件、扣板和塑钢门窗也需要大量的塑料模具成型。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。 4 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋 4.1 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达 到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2,3μm，今后有些模具加 16 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 工精度公差要求 在1μm 4.2 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产 出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。 4.3 热流道模具的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节 约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热 流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 热流道瓶盖模具 4.4 气体辅助和适应高压注射成形等工艺将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、 表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可 17 河南机电高等专科学校毕业设计论文 在保证产品质量的前提下，大幅度降低 成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成 形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有 更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和 控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 气辅注射成型汽车车体架模 为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工 艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树 脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬 火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是:(1)成型件局部内应力小;(2)可得到缩孔少的厚壁成型件;(3)对于 塑件狭窄的部件也可注入树脂;(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是:(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔;(2)充填完后能立即遮断浇口部; 18 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 (3)压缩作用应 4.5 现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例 将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均 要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具:中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外， 采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。 4.6 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准 生产;其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件 规格品种， 4.7 先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%,30%之间，因此选用优质钢 材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的 模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材 料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一 种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这 种钢 19 河南机电高等专科学校毕业设计论文 材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口 等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是 重要方向。 表面淬火处理 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如:渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子 喷涂等技术。 4.8 CAD/CAM/CAE技术将全面推广 模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发 和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息 20 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 化工程，可从CAPPPDMCIMSVR，逐步深化和提高。9、快速原型制造(RPM) 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加) 成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。 快速原型机 快速原型机复原的头骨 RPM技术是集精 密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认 为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通 过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸 造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设 计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间 的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速 制模技术，进一 RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题， 使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行 开发系统，具有开发质量高、开 4.9 21 河南机电高等专科学校毕业设计论文 国外近年来发展的高速铣削加工 ，主轴转速可达到40000,100000r/min,快速进给速 度可达到30,40m/min，换刀时间可提高到1,3S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加 工压铸模时，可提高7,8倍，并可获得Ra?10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。 另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加 工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注 入了新的活力。 .4.10 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用 英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效 果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研 制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上， 用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动 生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工 程”。该公司又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占 用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外， 其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小 ，因此可以用非常细的探针，用来扫 描细小的模具和细微的特征表面 ，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期 4.11 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使 用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率 低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工 向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控 研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是 22 模具的发展历史、应用领域及发展趋势 重要的发展趋势。日本已研制了 数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何 一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、 4.12 模具自动加工系统的研制和发展 随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展 的目标。模具自动加工系统应有如下特征:多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘; 有完整的机具、刀具数控库; 综上所述，近年来我国模具技术有了长足的进步，但与国外先进技术相比还存一定的差距。 在“十五”期间，我们要锐意进取，共同努力，把我国的模具技术水平推上一个新的台阶。 5 结束语 我国模具工业虽然有了长足的发展，但总体水平仍比工业发达国家落后15~20年，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。目前我国正处在第十一个五年计划建设初期，制造工业对模具的市场需求量仍以12~15%以上的速度逐年增长。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门的发展需要，模具工业面临着进一步技术结构和加速国产化的繁重任务。因此，应立足国情，着重发展模具行业中的关键、共性技术，不断加大新技术的开发和推广应用力度，不断提高行业的自主创新能力，用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，积极采用高新技术和先进适用技术来提高行业的总体水平，使我国模具行业向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，推动我国模具技术进步再上新台阶。 23 河南机电高等专科学校毕业设计论文 6 参考文献 [1] 李大鑫,张秀棉. 模具技术现状与发展趋势综述[J]模具制造, 2005,(02). [2] 覆盖件模具三维CAD设计及型面处理技术的研究 李焰硕士 华中科技大学 2006 4 [3]唐立山.高速切削工艺田.CAD/CAM与制造业信息化，2005, [4]赵军，艾兴等.模具高速加工技术与策略田.工具技术，2002, [5]齐从谦，甘屹.高速切削加工的发展及需求团.中国研磨网，2005， [6l扬洪旗，游波.汽车模具高速加工技术田.机床与金属加工设备，2004, [7]杨庆东.速加工技术在现代模具制造中的应用田.机床与金属加工设备，2005, [8] 赵昌盛 ,朱邦全. 我国模具材料的应用发展[J]模具制造, 2004,(11). 24