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我國模具技術的發展趨勢

   用戶對模具制造的要求是“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”。模具技術的發展應該與這些要求相適應。在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術模CAD/CAM/CAE技術,是模具技術發展的一個重要里程碑。實踐證明,模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發展方向。
  當前,我國工業生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下婷婷五月,用戶對模具制造的要求是“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”。模具技術的發展應該與這些要求相適應。
在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術:
  模具CAD/CAM/CAE技術,是模具技術發展的一個重要里程碑。實踐證明,模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發展方向。現在,全面普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟。隨著微機軟件的發展和進步,技術培訓工作也日趨簡化。在普及推廣模具CAD/CAM技術的過程中,應抓住機遇,重點扶持國產模具軟件的開發和應用;加大技術培訓和技術服務的力度;進一步擴大CAE技術的應用范圍。有條件的企業應積極做好模具CAD/CAM技術的深化應用工作,即開展企業信息化工程,可從CAPPPDMCIMSVR,逐步深化和提高。用于模具設計制造的計算機軟件,將向智能化、集成化方向發展。

快速原型制造(RPM)及相關技術將得到更好的發展:
   快速原型制造(RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技術和新材料技術的發展而產生的,是一種全新的制造技術,是基于新穎的離散/堆積(即材料累加)成形思想,根據零件CAD模型,快速自動完成復雜的三維實體(模型)制造。RPM技術是集精密機械制造、計算機、NC技術、激光成形技術和材料科學最新發展的高科技技術,被公認為是繼NC技術之后的一次技術革命。
   RPM技術可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)、疊層實體制(LOM)、激光選區燒結(SLS)、三維打印(3D-P)、熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通過一些傳統的快速制模方法,獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模,具有技術先進、成本較低、設計制造周期短、精度適中等特點,從模具的概念設計到制造完成,僅為傳統加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。因此,快速制模技術與快速原型制造技術的結合,將是傳統快速制模技術進一步深入發展的方向。用RPM技術制造出原型后,或用實物,使用旋轉鑄造(用熱硬化橡膠做模具)可快速、低成本地制造小批量零件,發展前景很好。
   RPM技術還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問題,使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構建了基于RE(逆向工程技術)/RPM的模具并行開發系統,具有開發質量高、開發成本低及開發周期短等優點。

高速銑削加工將得到更廣泛的應用:
  國外近年來發展的高速銑削加工,主軸轉速可達40000-100000r/min,快速進給速度可達到30-40r/min,加速度可達1g,換刀時間可提高到1-2s。這樣就大幅度提高了加工效率,并可獲得Ra≤μm的加工表面粗糙度。另外,還可加工硬度達60HRC的模塊,形成了對電火花成形加工的挑戰。高速切削加工與傳統切削加工相比還具有溫升低(加工工件只升高3℃)、熱變形小等優點。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。高速銑削必須與相應的軟件、加工工藝、刀具及其夾緊頭相配合。高速銑削加工技術的發展,促進了模具加工技術的發展,特別是對汽車、家電行業中大型型腔模具制造注入了新的活力。

模具高速掃描及數字化系統將在逆向工程中發揮更大作用:
  高速掃描機和模具掃描系統,已在我國200多家模具廠點得到應用,取得良好效果。該系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能,大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統,可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上,用雷尼紹的SP2-1掃描測頭實現快速數據采集,采集的數據通過軟件可自動生成各種不同數控系統的加工程序及不同格式的CAD數據,用于模具制造業的“逆向工程”。高速掃描機掃描速度最高可達3m/min,大大縮短了模具制造周期。
由于模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用,相信在“十五”期間將發揮更大的作用。逆向工程和并行工程將在今后的模具生產中發揮越來越重要的作用。


電火花銑削加工技術將得到發展:
  電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術,這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術,它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣),因此不再需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。

超精加工和復合加工將得到發展:
   航空航天等部門已應用納米技術,必須要有超高精度的模具制造超高精度的零件。隨著模具向精密化和大型化方向發展,加工精度超過1μm的超精加工技術和集電、化學、超聲波、激光等技術綜合在一起的復合加工將得到發展。兼備兩種以上工藝特點的復合加工技術在今后的模具制造中將有廣闊的前景。

 模具標準化程度將不斷提高:
    我國模具標準化程度正在不斷提高,估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。為了適應模具工業發展,模具標準化工作必將加強,模具標準化程度將進一步提高,模具標準件生產也必將得到發展。

     為了適應對模具壽命的要求,優質材料及先進表面處理技術將進一步受到重視:
在整個模具價格構成中,材料所占比重不大,一般在10%-30%之間,因此選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說,要采用電渣重熔工藝,努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性能或具特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決了原來高速鋼冶煉過程中產的一次碳化物粗大和偏析,從而影響材質的問題。其碳化物微細,組織均勻,沒有材料方向性,因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨性高、長年使用尺寸穩定等特點,是一種很有發展前途的鋼材。特別對形狀復雜的沖件及高速沖壓的模具,其優越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型添加玻璃纖維或金屬粉末的增強塑料的模具,如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外,模具鋼品種規格多樣化、產品精料化、制品化,盡量縮短供貨時間亦是重要方向。其他優質模具材料如硬質合金、陶瓷材料、復合材料等的擴大應用,也十分重要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常有箐面處理方法,即擴滲如:滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、滲釩外,應發展設備昂貴、工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
    由于鋁合金材料重量輕、切削性能好、導熱導電率高、焊接性能優良,用它作模具材料可縮短制模周期和降低模具成本,且用于塑料模可有10萬次以上壽命,因此用鋁合金進行高速切削來制作快速經濟模具已在世界上得到較為廣泛的使用,我國也已開始使用。預計今后將會得到較快發展。
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