模具技术讲座

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
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。
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
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
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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：
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。
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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。
我国模具行业在“十五”期间的增长速度达到 13％~15％。
一、前言
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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
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
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
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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
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一.国内外模具现状
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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”
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。
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
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
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。
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）
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辅技术。
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
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
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
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。
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
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。
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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。
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
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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。
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