淺談模具技術(shù)的發(fā)展

但紅旭

摘要：隨著計(jì)算機(jī)和虛擬技術(shù)的發(fā)展，許多新興技術(shù)在模具設(shè)計(jì)、模具制造中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，模具技術(shù)也向著科技化、模擬化、高精度、精加工、高性能材料的方向發(fā)展。模具技術(shù)的高科技含量越來(lái)越高，從模具產(chǎn)品中越來(lái)越體現(xiàn)出設(shè)計(jì)水平和制造水平的技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：模具;冷鐓;技術(shù)應(yīng)用

引言

隨著科技和計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，許多高新技術(shù)、高效技術(shù)也在模具設(shè)計(jì)、模具制造中得到廣泛的應(yīng)用，模具技術(shù)也向著科技化、模擬化、高精度、精加工、高性能材料的方向發(fā)展。下面就模具技術(shù)的發(fā)展談?wù)勎业目捶ǎ?/p>

1、模具設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末，與國(guó)外相比尚有一段距離，但目前也趨于成熟，并在模具生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。特別是20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)進(jìn)入了CAD/CAM技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)期，各大院校和科研單位不僅自主研發(fā)適合國(guó)情、專業(yè)化極強(qiáng)的CAD/CAM實(shí)用系統(tǒng)，也引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)CAD/CAM，同時(shí)在國(guó)外的CAD/CAM系統(tǒng)之上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

經(jīng)過(guò)這十幾年的發(fā)展，我國(guó)模具CAD/CAM軟件的開(kāi)發(fā)水平也逐漸接近國(guó)外先進(jìn)水平。在政府的大力支持下先后出現(xiàn)了一批先進(jìn)的模具CAD/CAM示范企業(yè)，高校和企業(yè)也培養(yǎng)了一大批模具CAD/CAM軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用人才。但總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前模具CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平還是從商品化、市場(chǎng)化程度都與發(fā)達(dá)國(guó)家有不小的差距。

隨著有限元技術(shù)的快速發(fā)展，早在上世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)就有一批科研單位和高校投入有限元技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中。在此背景下，國(guó)內(nèi)相繼取得了可喜的成績(jī)。

實(shí)踐證明，模具CAD/CAM技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向?，F(xiàn)在，全面普及CAD/CAM技術(shù)的條件已經(jīng)成熟。隨著CAD/CAM的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡(jiǎn)化。在普及推廣模具CAD/CAM技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)抓住機(jī)遇，重點(diǎn)扶持國(guó)產(chǎn)模具軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用;加大技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。有條件的企業(yè)應(yīng)積極做好模具CAD/CAM技術(shù)的深化應(yīng)用工作，即開(kāi)展企業(yè)信息化工程，可從CAPP、PDM、CIMS、VR，逐步深化和提高。用于模具設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)軟件，將向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

2、快速原型制造技術(shù)運(yùn)用

快速原型制造技術(shù)（Rapid Prototyping Manufacturing， RPM） 在20世紀(jì)80年代后期源于美國(guó)，是最近20年來(lái)世界制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。RPM是機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及材料科學(xué)等技術(shù)的集成，它能將已具數(shù)學(xué)幾何模型的設(shè)計(jì)迅速、自動(dòng)地物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或零件。它是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光成形技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，是一種全新的制造技術(shù)，是基于新穎的離散/堆積（即材料累加）成形思想，根據(jù)零件CAD模型，快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體（模型）制造。RPM技術(shù)是集精密機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)、NC技術(shù)、激光成形技術(shù)和材料科學(xué)最新發(fā)展的高科技技術(shù)，被公認(rèn)為是繼NC技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。

RPM技術(shù)獲得零件的途徑不同于傳統(tǒng)的材料去除或材料變形方法，而是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散/堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為由點(diǎn)、線或面的疊加而成，即從CAD模型中離散得到點(diǎn)、面的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)激光束或其他方法使材料逐層堆積而形成原型或零件，無(wú)需經(jīng)過(guò)模具設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)，極大地提高了生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本，特別是極大地縮短生產(chǎn)周期。

快速原型制造技術(shù)朝著工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。完善制造工藝、系統(tǒng)與 CAD 等軟件的接口，制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) ，進(jìn)一步提高成型速度和精度 ，降低系統(tǒng)價(jià)格和運(yùn)行成本 ，開(kāi)發(fā)出滿足工程要求的材料和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域等都是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。RPM 技術(shù)是一項(xiàng)高新技術(shù)，對(duì)模具行業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展有著革命性意義，有著廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3、高速銑削加工應(yīng)用

高速銑削加工是面向21世紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在模具制造、航天、汽車、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。

國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40000轉(zhuǎn)/分，快速進(jìn)給速度可達(dá)到30-40轉(zhuǎn)/分鐘，加速度可達(dá)1米/秒2，換刀時(shí)間可提高到1-2秒。這樣就大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤0.8μm的加工表面粗糙度。另外，還可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工與傳統(tǒng)切削加工相比還具有溫度變化小、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。高速銑削必須與相應(yīng)的軟件、加工工藝、刀具及其夾緊頭相配合。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了模具加工技術(shù)的發(fā)展，特別是對(duì)大型型腔模具制造注入了新的活力。

高速加工中心是一種高技術(shù)的集成產(chǎn)品，是機(jī)、電、液、氣及刀具等各技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的綜合反映，它們既相互促進(jìn)又相互制約，如加工中心高速技術(shù)的發(fā)展就要求數(shù)控系統(tǒng)提高運(yùn)算速度，從32位提升到64位，分辨率的提高促進(jìn)了機(jī)床定位精度的提高，生產(chǎn)效率的提高就要求提高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，這就促進(jìn)了電主軸和直線電機(jī)的發(fā)展，同樣近年來(lái)刀具技術(shù)的發(fā)展有力地支持了機(jī)床高速化的發(fā)展，使提高切削速度成為可能。而機(jī)床高速化也推動(dòng)了刀具技術(shù)的發(fā)展。

4、模具掃描應(yīng)用

高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)，已在我國(guó)很多家模具廠得到應(yīng)用，取得良好效果。該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，用雷尼紹的SP2-1掃描測(cè)頭實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件可自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。高速掃描機(jī)掃描速度最高可達(dá)3米/分鐘，大大縮短了模具制造周期。

由于模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在不久的未來(lái)將發(fā)揮更大的作用。逆向工程和并行工程將在今后的模具生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

5、電火花技術(shù)應(yīng)用

電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

模具工業(yè)在裝備制造業(yè)中的地位與作用是眾所周知的，模具工業(yè)技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。用模具制造的零件表現(xiàn)出來(lái)的高效率、高精度、高復(fù)雜性、低消耗和低成本是任何其他方法無(wú)法比擬的。

參考文獻(xiàn)

1、 盧險(xiǎn)峰.沖壓工藝模具學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社.1998

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