現(xiàn)代模具設計技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張萬東

摘要：近年來，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地。據(jù)權威報告，中國已成為世界第一制造大國。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備，國民經(jīng)濟基礎工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線。

關鍵詞：現(xiàn)代模具;設計技術現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

一、模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性

模具是一種有一定形狀與尺寸的型腔工具，與模具內各種系統(tǒng)或輔助機構配合使用，將各種高溫液態(tài)的材料（塑料或金屬合金等）填充至模具型腔內，即可生產(chǎn)出具有特定的形狀、尺寸、功能和質量的工業(yè)零件。在電子、汽車、電機、儀器、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件依靠模具成型。用模具生產(chǎn)出來的零件其高精度、高復雜度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗是其他加工工藝所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界的模具年產(chǎn)值約有600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)產(chǎn)值;從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。模具生產(chǎn)技術水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，在國際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著毋庸置疑的關鍵作用。

二、現(xiàn)代模具設計技術的未來發(fā)展展望

2.1多集成化

現(xiàn)代的模具設計技術，應當打破以往陳舊的單一化發(fā)展模式。同時，將管理技術、人力資源、技術應用都整合在其中，實現(xiàn)多集成化趨勢發(fā)展。多集成化的概念，主要表現(xiàn)在學科的綜合性，模具設計不要只局限于模具設計與機械化科學理論之中，而應當是集控制學理論、光學、電磁學、熱學等眾多的理論為一體的集中化現(xiàn)代模具設計技術。

2.2多智能化

從產(chǎn)品的設計到模具的設計，從模具制造到后期的產(chǎn)品成型。在現(xiàn)代模具設計技術的發(fā)展中，將會實現(xiàn)全程的智能化操作。同時，模具的設計與相關的操作者，都能夠在相關的科學理論指導下，實現(xiàn)人機的一體化操作，切實的提高模具設計與制作環(huán)節(jié)的實際工作效率。

2.3網(wǎng)絡化

在現(xiàn)代的模具設計技術中，應用最多的就是相關的設計軟件。那么，隨著信息化技術的發(fā)展，模具設計環(huán)節(jié)所應用的技術性軟件也會不斷的更新升級。那么，現(xiàn)代模具設計同各類網(wǎng)絡化軟件的應用，能夠極大的提高模具的設計技術，設計出最具創(chuàng)造性的模具產(chǎn)品，為模具生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的經(jīng)營效益。

2. 4三維化

隨著工業(yè)化的發(fā)展，對模具的設計技術要求也會不斷的提高。而原有的二維化模具設計，已經(jīng)無法滿足模具設計的現(xiàn)實需求。在一定程度上，也無法與集成化與現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術相適應。因而，現(xiàn)代模具設計技術的未來發(fā)展趨勢，將會實現(xiàn)制造、分析與設計三維化的模具設計。而隨著無紙化現(xiàn)代模具設計軟件的進一步發(fā)展，三維數(shù)字化的模型也終將形成與發(fā)展。并且，應用于實際的產(chǎn)品結構CAE分析、信息共享與和集中化管理、成型過程的模擬、數(shù)控加工、模具可制造性的實時評價等。

2.5產(chǎn)品的數(shù)據(jù)化管理

所謂的產(chǎn)品數(shù)據(jù)化管理，即PDM。它是用于管理產(chǎn)品的零部件信息、權限信息、結構信息、CAD文件信息、文檔信息、配置信息等，并對所有系那個過產(chǎn)品的過程，如管理運行與過程定義等，進行管理的一種數(shù)據(jù)化信息管理技術。在一定程度上，PLM將是現(xiàn)代模具設計技術必然的發(fā)展趨勢，也終將引領現(xiàn)代模具設計技術發(fā)展的新空間。不僅能夠有效的提高模具的生產(chǎn)效率，還恩能夠夠更為合理的管理產(chǎn)品實際的生命周期，有效的提高數(shù)據(jù)、圖紙與文檔的實際利用率，規(guī)范化整體的工程流程。

三、模具設計的內容

3.1制品工藝分析與設計

在設計制品時，應使其具有良好的成型工藝性，因為良好的工藝性可以減少材料的消耗，使工序減少，模具結構簡單而壽命提高，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作簡單等。設計時，一般先提出各種可行的成型工藝方案，然后綜合考慮產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率、設備占用情況、模具制造和壽命、工藝成本、操作、安全等方面，確定最佳的成型工藝方案。最后，根據(jù)確定的成型工藝方案和制品的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件等，選定模具類型及結構型式，并進行必要的設計計算。

3.2模具成型零件設計

模具成型零件主要是指模具上與制品形體相吻合零件，即模具凹模和凸?；蛘叱尚丸偧Ｄ＞叱尚土慵脑O計通常是指凸模和凹模上的型芯和型腔的設計，要求型芯和型腔的形狀、結構、尺寸、精度等都必須與合格制品及其生產(chǎn)要求一致。

3.3模具整體結構設計

1）精度的設計：模具精度主要指模具及其各零部件之間的位置精度、形狀精度、尺寸精度、配合精度、導向精度等。模具精度設計是指在模具設計時，通過進行嚴格的尺寸、精度等的設計及計算，來保證最終模具的各種精度及可靠性。2）導向裝置的設計：模具運動方向的導向，是由導向裝置來保證的。同時，導向裝置對模具間隙的均勻性，精確合模運動還起定位的作用。常用的導向裝置有導柱與導套組成的導向裝置（含滑動和滾動配合），導板導向裝置（含一般導板副和自潤滑導板副），滑塊與導軌組成的斜抽芯導向和沖模送料的導料板導向等四種。3）脫模、卸料與抽芯的設計：注塑模與壓鑄模的脫模，通常采用在型面上設計拔模斜度，同時在定模上設置頂件機構。沖模的卸料，通常采用在凹模上設計漏料孔漏料，在凸模上設計打料機構或設計氣孔以及用壓縮空氣吹料等方法。注塑模與壓鑄模的抽芯機構，通常采用斜楔抽芯機構、液壓缸抽芯機構以及齒輪機構等方法。4）進料與冷卻系統(tǒng)設計：沖模的送料及安全機構設計，注塑模和壓鑄模的進料與澆注系統(tǒng)設計、冷卻系統(tǒng)設計，都是進行模具整體設計的關鍵技術，其中采用的一些零件和元件，均已形成標準產(chǎn)品，以便用戶在設計時選用。5）支承與緊固的設計：模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或動模）和下模座（或定模）兩部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件，在壓鑄模和注塑模的定模部分還設置有頂料機構。模座也是送料機構、抽芯機構的支承部件。

結語

現(xiàn)代制造技術中需要大量的模具，兩者之間相互促進，共同發(fā)展，現(xiàn)代制造技術刺激了模具技術的發(fā)展進步，模具技術的發(fā)展進步反過來又改進和提高現(xiàn)代制造技術。應該在時代發(fā)展的背景下，利用現(xiàn)代科技，促進模具和現(xiàn)代制造技術的發(fā)展。

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