淺析模具先進制造技術進展

趙德勇，王兆坤

（1.淄博柴油機總公司，山東 淄博 255077；2.淄博淄柴新能源有限公司，山東 淄博 255088）

目前現代機械制造行業(yè)當中，模具工業(yè)已是國民經濟中一個非常有影響的行業(yè)，很多新產品的生產或開發(fā)，大多依賴于模具制造行業(yè)，例如在輕工、汽車、航天以及電子等行業(yè)中更加重要。模具行業(yè)發(fā)展的重點是模具技術的發(fā)展，模具技術又涉及很多學科的交叉。模具作為一種技術密集型和高附加值的產品，技術水平已是衡量一個國家制造業(yè)水平的重要指標之一。世界各國都非常重視模具技術的研發(fā)，鼓勵發(fā)展模具行業(yè)，積極運用先進設備及技術，不斷提升模具制造水平，已經獲得了非常明顯的經濟效益。美國作為世界經濟大國，其模具工業(yè)也領先世界，早在20世紀90年代末，美國模具行業(yè)有13200多個企業(yè)，從業(yè)人員有19萬多人，模具總產值達72.54億美元；日本模具工業(yè)是從 1960年發(fā)展起來的，開始模具總產值僅有104億日元，到2000年總產值已超過43000萬億日元，在短短的40余年內增加了470多倍，這也是日本經濟能迅速發(fā)展的重要因素之一?？傊芯亢桶l(fā)展模具技術，提升模具科技水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著非常重要的意義。

1 CAD/CAE/CAM 計算機模擬、輔助設計、制造一體化

CAD/CAE/CAM一體化集成技術是現代模具制造中最合理最先進的生產方式。利用原始計算機文件或圖紙資料輸入電腦，運用 CAD/CAE做設計并進行模擬實驗，得到需要的計算機文件，在設計當中，系統能進行圖紙編輯。設計完成之后的模具零部件可用電腦系統的實體成型功能進行顯示，方便查看設計的正確性和可能需要進行改進處理。如果設計中存在錯誤可重新修改設計。運用CAD/CAE/CAM技術是改進傳統模具生產方式的重要措施，能大大減少模具設計與制造周期，縮減生產成本，提升產品質量。它使技術人員能借助于計算機對產品、模具結構、成形（型）工藝、數控加工及成本等進行優(yōu)化與設計。使用計算機輔助工程、輔助設計與制造系統，按設計好的模具零件分別編制該零件的數控加工程序是從設計到制造的一個必然過程，該過程都是從CAD/CAE/CAM系統內進行的，其加工程序直接由聯機電纜輸入加工機臺，在編制程序時可利用系統中的加工模擬功能，將零件刀柄、夾具、刀具，平臺及刀具移動路徑、速度等顯示出來，以檢查程序編制的正確性。在CAD/CAE/CAM系統內編制和模擬加工程序可以充分了解發(fā)現的問題，在加工前將整套加工程序作好修改工作，對于準確、高效的加工模具零件有著非常重要的意義。

2 先進設備在模具制造中的運用

現代模具制造的發(fā)展趨勢，就是機械加工代替人工加工，特別是現在多軸聯動機床、數控模具雕刻機、數控車床、數控精密磨床、電火花加工機床、三坐標測量機、掃描儀等現代設備在企業(yè)中的普遍使用，而且這些設備大部分所用的程序基本上都是應用CAD/CAE/CAM系統產生的，操作人員按照規(guī)定的程序裝夾工件，配備刀具和操作，設備就能自動地完成加工活動，并將理想的模具零件制造出來或為下一加工工序完成要求的工作。

3 模具鋼的發(fā)展方向

結合我國模具材料生產和強化技術中存在的問題，我國模具材料技術的發(fā)展及應用要加強如下幾個方面：積極開發(fā)，引進新品種模具鋼；積極推廣應用模具材料熱處理新工藝、新技術及模具表面強化新工藝、新技術；建立先進的模具材料生產線、完善的科研試制基地和情報中心，形成生產、研發(fā)、供貨、使用一體化的渠道；逐步完善模具材料系列，高度重視模具的科學選材；充分挖掘模具材料的潛力，增長模具的使用壽命。

4 逆向工程

逆向工程即先對制件進行掃描生成多種格式的 CAD數據文件，然后在CAD/CAE/CAM軟件中進行改型設計，這種技術是現代模具制造中一種新興的模具制造技術。美國雷姆爾公司專門為模具開發(fā)生產制造的掃描系統，能夠成功地應用于模具制造的逆向工程中，其不但可以提高數控機床的性能，增加數控機床的功能，還可以提升數控機床的效率。雷姆爾公司的高速掃描機產品已被國內多家知名企業(yè)使用的生產中去。

5 快速原型法和快速制模技術

快速原型制造技術是20世紀90年代后期發(fā)展起來的一種高新制造技術，它將激光加工技術、現代計算機技術及新材料技術集于一體，其原理是對三維CAD電子模型進行分層切片處理，得到一系列的二維截面輪廓，然后用激光束或其它方法固化、切割或燒結某種狀態(tài)材料，得到一層層的產品截面并逐步疊加成三維實體。此法摒棄了傳統機械加工的去除加工法，采用全新的增長加工法，將復雜的三維加工分解成簡單的二維加工的組合?，F在這一新技術在工業(yè)發(fā)達國家中已被應用于汽車制造、醫(yī)療器械、航空航天以及家電等行業(yè)中，其中汽車制造業(yè)中應用所占的比例最大。隨著近年來該技術的快速發(fā)展，出現了一個新領域－快速模具制造。此法采用快速原型法技術間接或直接制造模具，大大提升了新產品的研制速度，節(jié)約了新產品試制和模具制造的費用。

6 結束語

隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，CAD/CAE/CAM技術也更加成熟，其現代模具中的應用將非常廣泛。未來模具制造業(yè)將從機械制造業(yè)中分離出來，而獨立成為國民經濟中不可缺少的重要支柱產業(yè)，同時也進一步促進了模具制造技術向智能化、益人化、集成化、高效化的方向發(fā)展。