模具设计和加工技术的发展方向

模具设计和加工技术的发展方向

作者：任彩龙杨帆

来源：《城市建设理论研究》2013年第31期

摘要：模具制造技术可分为五个发展阶段，中国现阶段主要以数字控制。CAD / CAE，CAPP和KBE技术是模具设计技术的发展方向。在未来的软件将需要有一个广泛的发展。模具的方法有很多，其中金属加工和处理能力是最重要的方法。高速铣床，电火花加工，快速原型和快速模具，超精加工和细加工，复合加工，表面处理，抛光及模具CAM / DNC技术是模具加工技术的发展方向，他们有自己的趋势。与此同时，包括管理，包括集成的模具制造的一些技术方面的发展也很重要。

关键词：模具设计、加工技术、发展方向

中图分类号：TG76 文献标识码：A

一、模具设计与开发技术

模具设计长期以来一直依靠的经验和机械制图完成。 20世纪80年代以来，中国模具计算机辅助设计（CAD）技术，因为该技术的发展已经越来越快的发展，已经在模具制造已显示出明显的优势。从20世纪90年代开始发展模具计算机辅助工程分析（CAE）技术，现在也有很多的业务应用，缩短模具制造周期，提高模具质量有显著作用。一些工业化国家模具CAD技术的企业应用程序的设计开发三维立体设计，三维设计已经达到了70％以上。我们的大多数企业仍然在水平的二维设计，三维设计的企业可以低于20％。CAE软件的应用已经比较普遍，外国和国内的应用还比较小，但在零件成型过程中用来预测可能存在的缺陷还是比较低的水平。模具设计技术和CAD与CAE软件的未来应在以下几个方面发展，并不断提高自己的水平。

1、模具设计的数据库和知识库系统；

2、模具工程的规划和设计；

3、模具材料及标准件的合理选择；

4、模具的刚度，强度和冷却流路设计；

5、塑料模具的塑料成型过程中的各种模拟（如注塑，包括塑料模具充填，保压，冷却，翘曲，收缩，纤维取向和其他的仿真分析），热传导和冷却过程分析，凝血和结构的应力分析。计算浇注系统和模腔压力场，温度场，速度场，剪应变率场和剪切应力场分析的结果非常复杂，非常耗时。这种模拟技术已经发展到表面从双面打印流媒体技术流的技术，将在短期内纠正物理和快速流技术开发，生产塑料件，符合要求的三维虚拟制造注塑流动模拟软件。

6、金属冲压模具成形过程模拟，起皱和开裂分析，应力和应变和回弹分析。

7、压铸模具成形模拟流动，传热和凝固分析。

8、锻造和金属成形过程模拟流动充填分析。

完善的设计和分析软件速度快，智能化和集成化水平，并加强他们的能力，以适应不断发展的模具。

二、模具加工技术的发展

1、在我国，模具分为10大类46个类别。不同类型的模具，用不同的处理方法。也可用于相同类型的模具加工技术来完成。模具的加工方法是精密铸造，金属加工，电火花加工，电化学加工，激光等高能束加工和收集两个或两个以上的处理方法处理复杂的整合。数控技术和计算机技术的不断发展，使他们模具的加工方法已经得到了越来越广泛的应用。工业产品，个性化越来越明显，产品的更新换代和更快的物种多样性，市场竞争日益激烈，用户要求模具制造交货期短，精度高，质量好，价格低。这给模具加工技术提出了相应的方向。

2、高速铣削技术和近年来其应用的进一步发展，中国的模具行业中的一些重点骨干企业有进口高速铣削和高速加工中心，他们都在打造模具方面有良好的作用。国外高速机床和一些已经超过了主轴最高转速100 000转/分，快移速度可高达120m/min ，加速度可达1～ 2克，换刀时间可提高到1 ～ 2秒。这将大大提高加工效率，并获得RA ≤ 1μm的表面粗糙度，可以削减超过60 HRC硬度高的材料，形成的EDM挑战。由于主轴速度的增加，机器结构和配置的系统和关键部件和组件，工具，所以，必须有一个对应的匹配，从而使机器的成本大大提高。因此，在一定时间内，中国进口的高速切削加工模具企业的主轴最高转速将继续为10 000～ 20 000转/分，但也有少数会达到40万r / min左右。虽然发展到一个更高的速度在一个方向，但最重要的事情是要推广应用。高速加工的一种加工工艺的革命性的变化。从技术的角度来看，高速铣削与超精加工，干硬加工组合开辟了一个新的世界秩序，而不是磨铣，大大减少了工作量的模具抛光缩短模具制造周期。因此可以预计，中国将有越来越多的模具企业应用高速铣削技术。

3、电火花加工技术的不断发展，尽管严峻的挑战，电火花加工（ EDM ），高速铣削已收到，但，一些电火花加工技术的固有特性和独特的加工方法是不能完全取代高速铣削。复杂的表面，如模具，深腔的狭窄，尖角，窄，沟，坑，等加工，电火花加工有其不可比拟的优势。虽然高速铣削可以部分满足加工要求，但成本远远高于电火花。对于硬质材料60HRC以上的高，电火花比HSM成本低。同时比铣削，电火花容易实现自动化。复杂，精密小型腔和微腔和删除标记，完整的棱角分明，窄沟，深加工和图案处理及其他应用将是未来工作重点电火花。

三、模具制造综合技术开发

模具CAD/CAE/CAM一体化技术，模具CAD/CAE/CAM技术，是模具技术发展的一个里程碑。随着这项技术已经发展成为一个比较成熟的共性技术，硬件和软件的价格已经下降到一个可接受的水平，加上中小企业普遍的推广和应用的计算机和计算机软件的推出，模具行业普及CAD/CAM条件成熟，未来将得到迅速发展。模具CAD/CAE/CAM一体化及软件的宜人，一体化，智能化，网络化将是未来的发展方向。有条件的企业应积极开展CAD/CAE/CAM技术的进一步应用， KBE技术的应用和企业信息化建设项目进行。从CAPP → PDM → CIMS → VR ，逐步深化和提高。有很多人认为，实施C3P（CAD/CAE/CAM/PDM0技术可能会更有效。

精密测量和高速扫描和数字化系统的逆向工程和并行工程与高精密模具的发展中发挥更大的作用，模具测量技术已变得越来越重要。模具应力，磁测量技术的三维形状测量技术和R零件的尺寸精度，表面粗糙度测量技术的模具测量技术的焦点。刚刚出生不久的4D激光测量机，可自我校准，不仅为3D测量和质量指标可以得出，表示每个测量点的准确性。数控加工工艺线激光测量不仅有助于保证工件质量，而且也提高了安全性的数控机床的操作。扫描系统和模具的高速扫描仪提供了从模型或实物，处理所需的扫描模式需要很多的功能，可以大大缩短模具制造周期。逆向工程和并行工程将在未来发挥越来越重要的模具生产角色。

模具将继续加大标准化程度合理选择正确的标准模具，提高模具标准化可大大缩短模具制造周期，提高产品质量和降低成本。因此模具标准化程度将继续加大。

将开发虚拟技术在计算机和信息网络的发展，使虚拟技术成为现实。虚拟技术可以形成一个虚拟的空间环境中，无论是企业内部的虚拟装配工具等，也可以是合作企业之间的虚拟设计，制造，研究和开发合作，创建一个虚拟企业。

管理技术将迅速发展，管理是一个系统工程，是一个非常重要的技术。机械行业常说“三分技术七分管理” ，管理的重要性理解的话。模具企业的现代企业制度和创新机制的建立和运行管理的核心技术，也是模具制造和企业的发展，以确保成功。许多成功的企业已经给我们带来了经验。

总之，发展以信息化带动工业化，今天，中国的模具设计和制造技术落后于国际水平，我们的模具企业管理技术落后于国际水平的现实，必须引起我们的重视。中国模具工业水平迅速提高，中国的模具行业全体职工必须努力学习，牢牢把握世界模具技术的发展方向，充分发挥主动，脚踏实地，有信心创造一个更美好的未来。

参考文献：

[1].张正修.模具产业的现状与对策.[J].五金科技.2008.05.

[2].李德群.肖祥芷.模具CAD/CAM/CAE的发展概况和趋势模具工业.[J].2005.07.

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