模具技术讲座

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美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” 德国则认为是所有工业中的“关键工业”; 日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富
裕的动力”
一、前言
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近年来的世界模具市场
世界模具市场总量一直保持在600~650亿美元 的水平。
美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具 约占其模具总产值的l/3左右。
高压注射成形可减小树脂收缩率,增加塑件尺寸的稳 定性;可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。
该工艺在国外已比较成熟,国内目前在汽车和家电行 业中正逐步推广使用。
不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件 以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气wk.baidu.com技术。
六、国内模具发展十大趋势
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9、快速经济模具的前景十分广阔
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1.模具CAD/CAE/CAM一体化 技术 2.高速铣削(HSM)技术 3.电火花加工技术 4.快速原型制造(RPM) 5.快速经济制模技术(RTM)
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6.反求技术(RE) 7. 精密测量及高速扫描
数字化系统 8.模具研磨抛光技术
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1.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,模具行业普及CAD/CAM的条件已经成熟,今后 必将有很快的发展。
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1、模具日趋大型化
—方面是由于用模具生产的零件日渐大型化,
另一方面也是由于高生产率要求而发展多工位模具, 多腔模具(现在有的注塑模已达几百腔)所致。
新型轿车的大尺寸覆盖件成形、大功率汽车的六拐 曲轴成形
六、国内模具发展十大趋势
10
2、模具的精度越来越高
10 年 前 , 精 密 模 具 的 精 度 一 般 为 5μm , 现 在 已 达 2~3μm,不久1μm精度的模具都将上市。随着零件微 型化及精度要求的提高,有些模具的加工精度要求在 1μm以内。
二、模具设计技术的发展方向
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发展方向(续2)
9. 塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析。 如塑料充模、热传导、冷却、凝固、翘曲、 收缩等模拟分析 计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速 度场分布等
(澳大利亚Moldflow公司和美国AC-Tech公 司 )。
二、模具设计技术的发展方向
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(三)模具加工技术的发展方向
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CADEM大型软件
▪ 美国参数技术公司PTC的集成化系统Pro/Engineering ▪ UnigraphicsSolutions公司开发的软件Unigraphic (UG) ▪ 美国SDRC公司开发的I-DEAS ▪ 以色列Cimatron公司的三维CAD/ CAM软件Cimatron ▪ 法国达索Dassault公司开发的CATIA ▪ 真正的Window软件SOLIDEGE
由于汽车、车辆和电机等产品和轻量化发展,以铝代 钢,高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料的 成形加工技术。
新型材料的采用,不仅改变产品结构和性能,而且使 生产工艺发生了根本变革,相应地出现了液态、半固 态挤压模具及粉末锻模。
金属粉末锻造成形,金属粉末超塑性成形,粉末注射 成形、粉末喷射和喷涂成形大大扩充了现代精密塑性 成形的应用范围
超精密加工已进入纳米(0.1μm~100nm)级精度阶段
大致可分3个层次:
一是用于汽车、飞机、精密机械的微米(μm)级精密加工;
二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米(0.1μm)级精密加工;
三是用于超精密电子器件的毫微米(0.001μm)级精度加工。
这就要求发展超精加工,并对模具的加工设备、检测 技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。
四、模具制造综合技术的发展方向
(CADEM一体化)
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国内使用CAD/CAM现状
国内一些大型模具企业,CAD/CAM应用状 况多停留在从国外购买先进的CAD/CAM系 统和设备,但在其上进行的二次开发较少,资 源利用率低;
国内一些中小型模具企业,它们的CAD/ CAM应用很少,有些仅停留在以计算机代替图 板绘图。
一、前言
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中国模具工业存在的问题
精密加工设备还很少 大型、精密、复杂和长寿命模具的
产需矛盾十分突出 许多先进的技术如CAD/CAE/
CAM技术的普及率还不高
一、前言
8
二. 国内外 模具发展趋势
(一) 模具发展趋势
为了适应市场对模具制造的短交货期, 高精度、低成本的迫切要求,未来我国 的模具将呈现几大发展趋势:
高速铣削机床造价高
热流道模具在国内也已生产,有些企业使用率上升到 20~30%。国产商品化热流道系统元件也已出现,但也 有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总旦的l/ 3左右。
制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量 的元器件,是发展热流道技术的关键。
六、国内模具发展十大趋势
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7、塑料气辅成形、高压注射成形 工艺日趋成熟
目前,世界上汽车的改型换代一般约需48个月,而美 国 仅 需 30 个 月 , 这 主 要 得 益 于 在 模 具 业 中 应 用 了 CAD/CAE/CAM和三维实体汽车覆盖件模具结构设计 软件。
模具CAD/CAE/CAM一体化及软件的宜人化、集成化、 智能化、网络化将是今后的发展方向。
四、模具制造综合技术的发展方向
六、国内模具发展十大趋势
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5、多功能复台模具将进一步发展
级进组合冲压模已在美国汽车工业中普遍应用(加工 转子、定子板或者插接件),其优点是生产率高,模 具成本低,不需要板料剪切。
如集成电路引线框架的20~30工位的级进模,工位数 量最多已达160个。
自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜 和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。
气辅成形是在传统的注射成型基础上发展起来 的一种创新的注射成型工艺:在充填阶段,当 型腔充填至70%--95%时向型腔内注入高压气 体,并使气体进入型腔,进入保压阶段,继续 注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。
六、国内模具发展十大趋势
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8、气辅成形成形特点与应用
气体辅助注射成形能改善塑件内在和外观质量,它具 有注射压力低、制品翘曲变形小、易于成形壁厚差异 较大的制品等优点、
传统的模具制造技术,主要是根据设计图纸, 用仿型加工,成形磨削以及电火花加工方法 来制造模具。
而现代模具不同,它不仅形状与结构十分复 杂,而且技术要求更高,用传统的模具制造 方法显然难于制造,必须采用先进制造技术 才能达到它的技术要求。
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传统模具与现代模具 制造技术水平比较
四、模具制造综合技术的发展方向
六、国内模具发展十大趋势
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10、特殊的成形工艺得到发展
如液压成形 聚氨脂成形 无模多点成形技术 超塑性成形 高能率成形等
六、国内模具发展十大趋势
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11、塑性精密成形技术
近10年来,精密成形技术取得了突飞猛进的发展: 精冲技术、冷挤压技术、无飞边热模锻技术、温锻 技术、超塑性成形技术、成形轧制、液态模锻、多 向模锻技术发展很快。
目前是多品种小批量生产时代,21世纪,这种生产方 式占工业生产的比例将达到75%以上。
中、低熔点合金模具,喷涂成形模具、精铸模、层叠 模、陶瓷吸塑模、环氧树脂模及光造型等快速经济模 具将进一步发展。
由于铝合金优良的综合性能,用它作模具材料可缩短 制模周期和降低模具成本,且用于塑料模可有10万次 以上寿命,因此用铝合金进行高速切削来制作快速经 济模具已在世界上得到较为广泛的使用,我国也已开 始使用,预计今后会得到较快发展。
弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等 4. 冲压模金属成形过程的模拟、缺陷预测,起
皱、破裂、及回弹分析等(弹性σ=Eε,塑性 σ=E1ε)。
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发展方向(续1)
5. 压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等 6. 锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等 7. 模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计 8. 计算机辅助工艺设计(CAPP)
这种多功能复合模具生产出来的不再是单个零年,而 是成批的组件,可大大缩短产品的生产及装配周期。
六、国内模具发展十大趋势
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6、热流道技术的应用扩大
采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量, 并能大幅度节约制件的原材料。
在国外热流道技术的应用发展较快,许多塑料模具厂 所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术,甚至 达到80%以上,效果十分明显。
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高速铣削迅速发展的体现
▪ 高精度化:定位精度2~5μm/全程,加工精 度2~5μm,所以高速铣削进入了精密切削 领域。
▪ 高速化:主轴转速40000~60000r/min;切 削进给速度 1~6m/min;快速进给速度 30~40m/min,换刀时间1~2s,从而加工效 率提高了5~10倍
三、模具加工技术的发展方向(
主要内容
前言 一.国内外模具现状 国内模具现状 国外模具现状 二.国内外模具发展趋势
模具设计技术的发展
模具制造技术的发展
1
前言
模具工业是国民经济的基础工业 模具工业是衡量一个国家工业水平的重
要标志 模具工业是技术转化成果的基础
2
一.国内外模具现状
3
1.一些国家对模具工业的评价
在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的 “磁力工业”
HSM)
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高速铣削不足
对刀具提出了很高的要求
采用与铣削材料相适应的特殊刀具材料(如新型刀具 有金属陶瓷刀具、CBN具、PCD刀具、PCBN刀具、 涂层硬质合金刀具等)
适合于比较平坦的浅型腔加工,对深型腔加工有一定 困难
对于具有内清角的型腔模具、表面有花纹或图案的模 具、具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。
我国模具行业在“十五”期间的增长速度达到 13%~15%。
一、前言
6
中国模具产业的进出口
近几年来,我国每年进口模具约占市场总量的 20%左右,已超过10亿美元,成为世界上最大 的模具进口国
其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以 上,冲压模具占全部进口模具约40%
中、高档模具进口比例占市场总量的40%以上
三、模具加工技术的发展方向
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高速铣削优点
▪ 工件温升低 ▪ 热变形小、 ▪ 切削力小 ▪ 加工平稳、加工质量好 ▪ 加工效率高(为普通铣削加工的5~10倍) ▪ 可加工硬材料(<60HRC)等
三、模具加工技术的发展方向(
HSM)
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除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外,基 本都可用高速铣削代替EDM加工; 采用高速铣削加工模具型面可比EDM加工 节省25%~60%加工工时; 高速铣削的型面表面质量好,可避免EDM 加工可能出现的表面微细型纹; 高速铣削能加工45~60HRC硬表面,精铣 面粗糙度可达Ra=0.63μm,减少手工抛光工 时; 省却EDM加工电极的制造环节,显著缩短制 模周期;
国外的一些CAD/CAM系统虽然功能强大,
但价格昂贵,一般企业难以支付,而国内优秀
的CAD/CAM四系、模统具很制造少综合技术的发展方向
(CADEM一体化)
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2.高速铣削(HSM)技术
铣削加工是型腔模具加工的重要手段
高速数控加工是模具加工的前沿技术
其关键技术之一就是采用先进的CAD/CAM集 成设计和制造系统,进行图形交互的自动数 控编程
日本模具产业年产值达到13000亿日元,远远 超过日本机床总产值9000亿日元。
如今,世界模具工业的发展甚至已超过了新兴 的电子工业。
一、前言
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2.我国模具工业
我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位, 仅次于日本和美国。
国内的模具生产厂已超过17000家,从业人员达 50万。
近年来,我国的模具工业一直以每年13%左右 的增长速度快速发展
六、国内模具发展十大趋势
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3、压铸模及塑料模的 比例将不断提高
随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展,压 铸模具的比例将不断提高,同时对压铸模的寿 命和复杂程度将提出更高的要求
随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展,塑料 模的比例也将不断提高。
六、国内模具发展十大趋势
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4、挤压模及粉末成形模将增多
电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度 可达2μm,寿命达到1亿次以上。
700mm汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺
楔横轧汽车、拖拉机精密轴类锻件
六、国内模具发展十大趋势
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(二)模具设计技术的发展方向
1. 技术支持--模具设计资料库和知识库系统 2. 统一技术--模具及零件的标准件化 3. 在理论研究方面,要进一步探讨新型材料大
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