模具设计与制造论文

模具设计与制造论⽂
模具设计与制造旨在培养掌握模具设计与制造基础专业知识，具有较强的实际⼯作能⼒，能在⽣产第⼀线从事模具设计、⼯艺设计、模具制造、模具维修、质量管理等⼯作，适应机械模具⾏业⽣产、管理、服务第⼀线需要的，具有良好职业道德和创新精神的⾼素质技能型专门⼈才。

当代，论⽂常⽤来指进⾏各个学术领域的研究和描述学术研究成果的⽂章，简称之为论⽂。

模具设计与制造论⽂1
提出了绿⾊技术的具体实现形式绿⾊设计及绿⾊制造技术。

在此基础上。

⽐较了模具的传统设计与绿⾊设计的差异。

阐述了模具的绿⾊设计与制造的实现⽅法。

介绍了当今模具绿⾊制造所使⽤的先进制造技术。

近年来。

为了解决全球环境污染问题，⼀种新的"绿⾊制造"概念正在流⾏。

它的⽬的就是为了减轻产品对环境的污染，在设计产品的整个⽣命周期过程中着重考虑产品的环境属性(环保特性)，采⽤⼀种绿⾊技术对产品进⾏全⽅⾯设计。

绿⾊制造主要包括以下⼏⽅⾯内容：⼀是制造问题，包括产品⽣命周期全过程；⼆是环境影响问题：三是资源优化问题。

绿⾊制造就是这三部分内容的交叉和有机集成，是⼀个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其⽬标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使⽤到报废处理的整个产品⽣命周期中。

对环境的负影响最⼩．资源使⽤效率最⾼。

模具⼯业是制造⼯业化⽣产的基础，它的⽣产技术⽔平⾼低．已经成为衡量制造业⽔平的重要标志。

以前，传统的模具设计过程⼀般仅仅需要考虑模具产品的基本属性，如模具的功能、质量、成本和寿命等等，⽽很少、甚⾄不考虑它的环境属性。

通常按常规思维来说，⼀个⼩型模具产品在完成使⽤后就成了⼀堆废弃的"垃圾"．回收利⽤率低。

这也是在模具⼯业中开模难的最根本原因。

因为⼀旦开了模，模具材料就很难再利⽤了，导致造价⾼。

同时最重要的是这样也就造成了资源、能源严重浪费，⽽且模具材料中含有的毒、害物质，会严重污染⽣态环境，妨害⼈体健康。

绿⾊模具不仅仅指在使⽤时对环境的影响⼩．还应是从制造到报废的整个⽣命周期内对环境的破坏最⼩。

1模具设计
1．1传统设计与绿⾊设计
传统的模具设计只考虑能够设计制造出合格的模具。

并不会过多地考虑材料是否对环境有影响。

⽣产出的模具使⽤后能否再加⼯重新利⽤等。

⽽在模具的绿⾊设计中从头⾄尾都考虑了对环境的影响，同时也考虑了模具的回收再利⽤。

1．2材料的选择
模具材料的绿⾊程度对最终产品的绿⾊性能有着极为重要的影响。

绿⾊设计的材料选择必须建⽴在绿⾊材料的基础上．摒弃过去对材料进⾏表⾯处理所采⽤的化学⽅法．代之以物理的⽅法以达到防腐或易于脱模的⽬的。

选择优质镜⾯模具钢加⼯模具型腔；⽤不锈钢材料来加⼯防腐的模具以替代电镀；或⽤对环境的危害⼩和镍磷镀替代电镀铬。

绿⾊材料应具备的基本性能有：
①低污染、低耗能、低成本：
②易加⼯和加⼯过程中⽆污染或少污染：
③可降解，可重复使⽤。

1．3设计规范化、标准化
模具标准化是组织模具专业化⽣产的前提。

⽽模具的专业化⽣产是提⾼模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。

(1)采⽤和购买标准模架及其它标准件。

模架及标准件由专门的⼚家、企业通过社会化分⼯进⾏⽣产，使有限的资源得到优化配置。

模具通常在报废之后只是凸凹模不能再⽤．但是模架还基本完好⽆损．因此使⽤标准模架有助于模架的再利⽤。

冲压模和注塑模的模架都有很多种类，⽽这些模架也基本是由标准的上下模座。

导柱。

导套等部件组成。

同时．模架的标准化可以使⽣产模架所使⽤的设备⼤⼤减少，从⽽节约资源。

也利于管理。

(2)模具各结构单元的规范化、标准化。

这样可加快设计速度，缩短设计周期，⽅便加⼯管理。

1．4可拆卸性设计
模具在使⽤过程当中，部分零部件由于承受过⼤的摩擦与冲击，磨损较⼤。

这时。

只需更换这部分零部件模具仍可使⽤。

另外。

有时只要更换⼯作零件，即可实现⼀种新产品的⽣产。

不可拆卸不仅造成⼤量可重复零部件材料的浪费。

⽽且因废弃物不好处置．还会严重污染环境。

因⽽在设计初期就要考虑到拆卸的问题：
①尽可能选择通⽤结构，以便更换。

②在满⾜强度要求的前提下。

尽量采⽤可拆卸联接。

如⽤螺纹联接，不⽤焊接、铆接等。

1．5CAD，CAPP，CAM，CAE应⽤
CAD，CAPP／CAM是模具设计⾛向全盘⾃动化的重⼤措施。

采⽤CAD／CAPP／CAM技术，可实现少图纸或⽆图纸加⼯和管理，节约了资源，可缩短模具设计与制造周期。

可提⾼模具研制的成功率及模具质量。

当今CAE技术已被⼴泛使⽤。

⾸先可以应⽤CAD技术设计出产品的⼤体结构．标出其基本尺⼨，然后⽤CAE技术对产品进⾏结构分析、可⾏性分析及⼯艺分析。

现在的CAD三维软件(如Pro／E、SolidWorks、UG等)基本都集成了CAE技术，可以模拟材料的流动情况及分析其强度、刚度、抗冲击实验模拟等。

使⽤CAD／CAE为实现并⾏⼯程提供了基本平台，因此提⾼了模具的设计效率，缩短了整个设计周期。

实现了绿⾊的产品分析。

1．6制造环境设计
机械⽣产车间，尤其是冲压车间的噪⾳和污染⾮常严重。

对⼯作⼈员的⾝体健康造成⾮常⼤的威胁，也⼲扰了周边的安宁，所以，在进⾏模具设计的时候要对产⽣的噪⾳加以控制。

甚⾄消除。

通常消除机器噪⾳的⽅法有以下⼏种⽅法：⽤V带代替齿轮传动；以摩擦离合器代替刚性离合器；做好飞轮等回转体的动平衡：在压⼒机产⽣噪⾳的主要部位加盖隔⾳罩：采⽤有减震器的⽆冲击模架等。

1．7包装⽅案设计
包装⽅案的设计主要包括三⽅⾯：包装材料的选⽤
、包装结构的改进以及包装材料及其废弃物的回收利⽤。

包装材料的使⽤和废弃物对环境产⽣了巨⼤的影响．尤其是⼀些难以回收或难降，解的材料，这些材料只能焚烧或掩埋。

因此，产品的包装应尽量从简及使⽤绿⾊包装材料(⽆毒、⽆公害、易回收、易降解的材料)，这样既可以减少资源的浪费，⼜可以减少对环境的污染。

1．8回收处理设计
模具回收处理就是在模具的设计阶段就考虑模具使⽤后回收利⽤的可能性及回收处理的⽅法及费⽤。

回收性设计的主要内容包括可回收材料及标志、回收处理⽅法、回收性的技术经济评估和回收性的结构设计。

其主要措施如下；
①使⽤对环境影响较⼩的模具材料，如⽆毒⽆害的材料、可再⽣材料、易回收的材料等；
②使⽤可重新利⽤的材料；
③对使⽤过的模具零部件进⾏翻新、再加⼯等。

2模具制造
采⽤模具先进制造技术。

在制造过程中选⽤⽣产浪费最⼩、能量消耗最低的制造⼯艺，是实现绿⾊制造的重要⼀环。

2．1柔性制造技术(FMS)
由若⼲数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和⽣产品种变化⽽迅速进⾏调整的⾃动化制造系统。

它包括多个柔性制造单元。

能根据制造任务或⽣产环境的变化迅速进⾏调整，以适宜于多品种、中⼩批量⽣产，它通过简单地改变软件的⽅法能够制造出多种零件中任何⼀种零件。

2．2⾼速切削(HighSpeedMaclliIIing，HSM)
模具制造业是⾼速加⼯应⽤的重要领域。

模具型腔加⼯过去⼀直为电加⼯所垄断，但其加⼯效率低。

⽽⾼速加⼯切削⼒⼩，可铣淬硬60HRC的模具钢，加⼯表⾯粗糙度值⼜很⼩；浅腔⼤睦率半径的模具，完全可⽤⾼速铣削来代替电加⼯：对深腔⼩曲率的，可⽤⾼速铣削加⼯作为粗加⼯和半精加⼯，电加⼯只作为精加⼯。

这样可使⽣产效率⼤⼤提⾼、周期缩短。

钢的切削速度可达600⼀800m／min。

⾼速切削为模具制造提供了发展的新契机。

它简化了加⼯⼿段，缩短了加⼯周期，提⾼了加⼯效率，降低了加⼯成本，⽬前它向更⾼的敏捷化、智能化、集成化⽅向发展，成为第三代制模技术。

2．3虚拟制造技术(virtualManufacruring)
虚拟制造是对制造过程中的各个环节。

包括产品的设计、加⼯、装配，乃⾄企业的⽣产组织管理与调度进⾏统⼀建模．以软件技术为⽀撑，借助于⾼性能的硬件，形成⼀个可运⾏的虚拟制造环境。

在计算机局域／⼴域⽹络上，⽣成数字化产品．实现产品设计、性能分析、⼯艺决策、制造装配和质量检验。

虚拟制造的特点：
①⽆须制造实物样机就可以预测产品性能，节约制造成本．缩短产品开发周期；
②产品开发中可以及早发现问题，实现及时的反馈和更正；③以软件模拟形式进⾏产品开发；
④整个制造活动具有⾼度的并⾏性。

把虚拟制造技术应⽤在模具⼯业中，可以减少开发周期。

产品设计、模具设计、模具制造过程、模具装配调试、试模均在计算机上进⾏，从⽽提⾼了⽣产效率和产品质量，并降低了⽣产成本，填补了模具CAD、CAM与⽣产管理间的鸿沟。

2．4逆向⼯程技术(Rever辩Enginee-ng，RE)
逆向⼯程是对已有的实物模型进⾏扫描，采集其表⾯的坐标数据信息，根据采集的数据⽣成模型表⾯的线框模型．之后可根据需要对模型进⾏凹凸模转换、⽐例缩放、旋转、平移等处理，再⾃动⽣成模具的加⼯程序。

⾃动⽣成模具的加⼯程序可适⽤于⼴泛的数控系统。

这样可以⼤⼤减少⼈⼒劳动和废料，也提⾼了模具的制造成功率，对模具的绿⾊制造起到了积极地推动作⽤。

2．5快速成型技术
它是近年发展起来的直接根据CAD模型快速⽣产样件或零件的成组技术的总称。

它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果。

是先进制造技术的重要组成部分。

快速成型技术的应⽤已从原型制造发展到了模具制造，只要模具设计了出来，⽆论模具的结构多么复杂，都可以⽤快速成型技术制造出来，这是传统模具加⼯所⽆法⽐拟的。

模具⽣产周期⼤⼤缩短。

同时⼤⼤节约模具⽣产的费⽤，有的可减少到传统⽣产⽅法的⼏分之⼀甚⾄⼏⼗分之⼀。

因此，在实际中真正实现了模具的绿⾊制造。

3 结束语
绿⾊设计与绿⾊制造技术将成为本世纪机械⾏业的主要发展⽅向。

也是改善⼯业环境的重要途径。

当前。

产品和⼯艺设计与材料选择系统的集成、⽤户需求与产品使⽤的集成、绿⾊制造系统的信息集成、绿⾊制造的过程集成等集成技术的研究已成为重要研究内容。

绿⾊并⾏⼯程是现代绿⾊产品设计和开发的新模式。

它以集成的、并⾏的⽅式设计产品及其⽣命周期全过程。

⼒求使产品开发⼈员在设计开始就考虑到产品整个⽣命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素．如质量、成本、⽤户要求、环境影响、资源消耗状况等。

模具实现了绿⾊设计与制造。

将⼤⼤加快模具⾏业的迅速发展，也是模具发展的必然趋势。

从⽽真正实现模具设计与制造的⾼质量、低成本、⾼效率、低污染的⽬标。

绿⾊技术将对⼈类未来的⽣存环境起到深远的影响。

模具设计与制造论⽂2
摘要：快速模具技术是现代⽣产技术的产物, 在模具界占据及其重要的位置。

快速模具技术以“快”为特点, 加快了产品开发⽣产速度, 符合现代顾客对产品的需求。

本⽂主要阐述了快速模具制造技术的含义及分类, 针对快速模具制造技术的特点及⽬的, 提出了应⽤研究⽅法。

关键词：快速模具; 模具; 制造技术; 研究;
随着现代社会的发展, 产品市场竞争⽇趋激烈, 如何减少产品开发上市时间, 抢做市场“领头⽺”, 已经是⼚家所需要⾯临与解决的严峻问题。

然⽽, ⽬前产品开发流程还⽐较复杂, 上市所⽤时间较长。

若能在产品开发制造过程中缩短⽤时、减轻成本, 对产品市场竞争⼒就有巨⼤帮助。

为此, 快速模具制造技术应运⽽⽣。

快速模具制造技术蕴含了多种先进科技, 如材料、控制及信息技术等, 是制造技术发展的综合集成[1]。

快速模具制造技术推⾏后, 迅速覆盖了航空、汽车及军事等多个领域, 为产品的设计提供了便捷通道。

1 快速模具制造技术的概念及分类
快速模具制造技术 (Rapid tooling, RT) , 是通过快速成型技术使⽤直接或间接的⽅法快速、准确地制造所需模具的过程。

经过多年的发展, 已形成多种新类型的快速模具制造技术。

该技术不依赖辅助性加⼯⼯具, ⽽是基于计算机辅助设计模型之上驱动模具, 在操作应⽤过程中, 可以有效地较少产品设计与⽣产时间, 降低⽣产成本, 保证产品制造精准度。

在现代应⽤中, 快速模具制造技术可分为直接与间接两种制模法。

1.1 直接制模法
直接制模法是指运⽤快速的原型机械直接制造出可以⼤量⽣产的模型或型芯, 对其再进⼀步加⼯处理, 以获取模具精准度与性能等, 使其能直接⽤于批量⽣产, 此种制模法主要应⽤于⾦属材料模具制造等⽅⾯。

虽然直接制模法可以充分发挥原型技术的速度且制造过程较简单, 特别是对于形状复杂且需要冷却系统的零件, 直接制模法具有⽆可取代的优势。

但在掌控模具性能与精准度上难度较⼤, 对模具尺度也有⼀定的限制, 本⽂主要介绍以下4种快速成型制模技术。

⼀是光固化快速成型⼯艺技术直接制造模具。

光固化快速成型⼯艺技术所制造的树脂模具柔韧性较强, 适⽤于⼩规模塑料零部件模具的批量⽣产。

使⽤光固化快速成型直接制造模具, 可延长产品使⽤寿命。

⼆是使⽤特殊纸材, 利⽤叠层制造技术可直接制造纸质模具。

这种模具与⽊模具有同样的强度, 且耐磨性能更强, 可以进⾏机械与修饰加⼯。

因此, 采⽤这种制造法代替传统⽊模, 不仅适⽤于单件及⼩规模批量⽣
产, 因其较好的强度与精准度, 还可适⽤于⼤型⽊模的制造。

三是选择性激光烧结快速成型⼯艺技术直接制模。

作为快速模具制造技术的⼀种加⼯⼿段, 它在模具制造业更是得到青睐, 其优势是可采取⾦属粉以及树脂等不同种材料直接制模。

四是融化沉积直接制模法。

该制模法可采⽤喷头将流动的材料按模具的路径沉积在规定位置凝结成型, 分层沉积, 等材料凝结后形成完整的模具。

此技术使⽤液化机器代替激光机器, 可获取具有黏度且较易沉积与调整的材料。

1.2 间接制模法
间接制模法是指通过量产原型机械, ⾸先制造出⼀个理想的产品外部形状, 再通过此原型件进⾏翻制, 从⽽得到⼤批量的模具。

间接制模法结合了翻制技术与原型技术, 相较于直接制模法, 可以更好地把握模具精准度与性能, 降低产品成本。

间接制模法主要应⽤于硅胶、⾦属树脂与喷涂模等, 可⽣产出软质模具与硬质模具。

⼀是软质模具。

软质模具使⽤不同于传统钢质材料的软质性物质, 如硅胶、树脂和铝等, 具有成本低, 周期短的特征, 因⽽适⽤于航空等领域的单件或⼩批量的产品制造以及种类多、更新快的现代产品制造。

⼆是硬质模具。

硬质模具是使⽤钢质材料制造模具, ⽤于快速制造钢质模具的⽅法主要有熔模制模法、陶瓷精密制模法等。

熔模制模⾸先采⽤原型件翻制硅胶或⾦属树脂等材料的压型, 然后再根据该压型⼤批量⽣产制造蜡膜, 再融合熔模制模技术制造钢模具。

对于单件与复杂模具的⽣产, 也可直接使⽤快速制造原型件取代蜡膜, 进⽽直接制造出⾦属模具。

2 快速模具的特点
快速模具相较于传统模具有时间短、成本低、精准度⾼等特点[2]。

传统模具制造完成⼀般需要60~90 d, 制造复杂的模具时, 制作及加⼯程序所需的时间会相应增加。

对于⽆法借助辅助⼑具进⾏加⼯的部位, 还需采取计算机数字控制机床加⼯。

因此, 传统制造模具加⼯过程所⽤的时间较长。

⽽快速模具以原型件为基础, 仅花费⼏⼩时即可完成加⼯, 加以脱蜡, 总制造完成过程只需4 d。

由此可见, 快速模具技术极⼤缩短了模具加⼯过程所⽤的时间。

此外, 若模具制造开始前使⽤Moldex3D与PROCAST等数据模拟软件对模具⽅案进⾏可⾏性评估并模拟模具注塑, 可增加模具开发成功率及缩短试模时间[3]。

从模具制造成本来说, 由于传统模具制造过程需要使⽤⼑具与电极, 故会产⽣相应的损耗, 且伴有⼤量废料。

⽽快速模具制造不需要使⽤辅助⼯具, 也没有废料出现。

因此, 快速模具与传统模具相⽐成本较低;从成品的精准度来讲, 传统模具在制造加⼯过程当中, 由于需要⽤到⼑具加⼯, 就会对⼑具造成⼀定的磨损, 故需多次更换⼑具及多次安装, 并对模具的精准度产⽣⼀定的影响。

反观快速模具制造, 只要能掌控材料在不同温度差下的收缩度, 加⼯时就可以把精准度控制在⼀定范围内。

3 快速模具制造技术的应⽤研究
在实际应⽤中, 快速模具制造技术主要以缩短产品开发⽣产时间为⽬的。

⽬前, 虽然快速模具制造技术已经取得了明显成果, 但与现实⼯业化⽣产需求还存在⼀定差距。

所以应加强扩⼤快速模具制造技术的使⽤领域及范围, 减少快速模具在⽣产过程中所花费的成本, 特别是⼤型模具在⽣产⽅⾯的成本。

虽然现在快速模具制造所需材料还是传统材料, 但作为新类型的⽣产形式, 发展⽅向将侧重于寻求新模具材料及新⼯艺, 开发强度较⾼的⾦属模具, 以缩短产品⽣产时间, 再次降低成本。

还应提⾼模具制造精准度, 尺⼨控制在-0.015~0.05 mm之内, 且要保证表⾯质量, 尽可能减少最后加⼯及抛光的⼯序, 降低制造⼯艺成本。

⽬前, 快速模具制造技术主要趋向于模具表⾯精细花纹的制造。

4 结束语
快速模具制造技术已经被应⽤于各种类型模具的制造加⼯⽣产中, 它极⼤地缩短了产品开发⽣产周期, 提⾼了⽣产效率, 为产品能更早地进⼊市场提供了保证, 同时也降低了⽣产成本。

总⽽⾔之, 快速模具制造技术可以快速开发制造新产品, 达到产品快速的更新换代, 既符合市场发展规律需求, ⼜可为企业带来更⼤的经济利益。

参考⽂献
[1]庄志雄.基于快速成型技术的快速模具制造[J].中国新技术新产品, 20xx (20) :87-88.
[2]易丽芬.⾦属模具的⽆模化铸型快速制造技术[J].农村经济与科技, 20xx, 27 (6) :224.
[3]吴家杰, 李国伟.快速成型技术在模具制造中的应⽤分析[J].低碳世界, 20xx (25) :293-294.。