模具制造技術(shù)新理念解釋

模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)中起著很為重要的作用，模具是實(shí)現(xiàn)各種產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)半成品或成品零件，是材料成型的重要方式之一，與切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、成品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點(diǎn)。而模具制造技術(shù)是一門(mén)綜合性的工業(yè)技術(shù)，它涉及到冶金、機(jī)械制造、電子、液（氣）動(dòng)、高分子材料、 金屬材料等眾多領(lǐng)域?qū)W科，屬于技術(shù)密集型的行業(yè)。對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，沒(méi)有先進(jìn)的模具工業(yè)就沒(méi)有先進(jìn)的產(chǎn)品制造業(yè)“。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，模具制造技 術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，令人矚目，模具制造理念有了新突破，表明了人們對(duì)模具制造技術(shù)很為重視。 本文就模具制造技術(shù)上出現(xiàn)的新理念加以總結(jié)和解釋?zhuān)怨┐蠹曳窒怼?/p>

模具制造技術(shù)新理念來(lái)自于改革開(kāi)放以來(lái)，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)識(shí)提升，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)，對(duì)新技術(shù)新工藝的接受能力等方面因素，促進(jìn)了人們對(duì)模具認(rèn)識(shí)的地位提高，產(chǎn)生了這些新理念，這些理念都是圍繞經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心而展開(kāi)的。

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是進(jìn)行少無(wú)切削加工的主要工具。模具技術(shù)水平的高低，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、新產(chǎn)品的投產(chǎn)及老產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期以及企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在汽車(chē)、機(jī)電、儀器儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中， 60% -80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。在日本，模具工業(yè)視為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”；在德國(guó)，模具視為“金屬加工業(yè)中的帝王”；在羅馬尼亞，模具稱(chēng)為“模具就是黃金”；在歐美等國(guó)，模具工業(yè)稱(chēng)之“點(diǎn)鐵成金的磁力工具”；改革開(kāi)放以來(lái)，沿海地域?qū)δ＞哒J(rèn)識(shí)的理念提出了新的看法，在上海，“模具是效益放大器”；在浙江、廣東等地，“模具是印鈔機(jī)”，形象地比喻了模具的重要性。用模具生產(chǎn)的較終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。理念更新是模具不僅僅是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的一種工裝而已。

模具制造屬于單件生產(chǎn)的，一副模具有若干個(gè)零件組成，一個(gè)零件需要若干的工序完成，較后進(jìn)行模具組裝。傳統(tǒng)的模具制造是什么零件都是自己加工后再組裝，包括從鍛件到各種工序完成后，通過(guò)增添許多設(shè)備和操作工來(lái)保證模具零件的加工，這樣看起來(lái)很合理，但實(shí)際上浪費(fèi)了很多資源，模具進(jìn)度和要求不一定得到很好的保證?，F(xiàn)在模具制造技術(shù)趨勢(shì)于優(yōu)化分工，專(zhuān)業(yè)加工，利用了社會(huì)資源，節(jié)約了企業(yè)的資源和成本，模具生產(chǎn)周期縮短，又能保證模具質(zhì)量；傳統(tǒng)的模具加工優(yōu)先選擇普通加工設(shè)備，相對(duì)加 工成本會(huì)降低，而這樣的模式，將選擇加工設(shè)備和合理配置機(jī)床群，以及配備熟練技術(shù)工人，對(duì)企業(yè)都是一筆不小的支出，所以現(xiàn)在要盡量多使用自動(dòng)化加工形式，以降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。選擇較好加工設(shè)備加工零件，看起來(lái)費(fèi)用比普通加工設(shè)備貴了， 但從加工精度和加工周期以及保證模具要求看是值得的。理念更新是利用資源，采用先進(jìn)的設(shè)備加工模具。

鑒別模具合格與否的較簡(jiǎn)便方法通過(guò)試模后，檢查制件的尺寸、外觀和功能要求等來(lái)判定模具合格與否，同時(shí)還驗(yàn)證模具的結(jié)構(gòu)合理性和操作可行性。試模是一項(xiàng)必不可少的工作，按照過(guò)去的作法，試模次數(shù)沒(méi)有明確的規(guī)定，直到模具合格為止，這樣試模的成本過(guò)高，不利于模具制造水平提高?，F(xiàn)在許多企業(yè)規(guī)定新模具試模次數(shù)3次，很過(guò)3次后的試模由模具制造商付試模費(fèi)，并寫(xiě)進(jìn)了開(kāi)模合同里。國(guó)外新模試模次數(shù)一般不很過(guò)3次，其目的迫使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量；增強(qiáng)模具設(shè)計(jì)， 模具加工和試模人的責(zé)任心，提高工作質(zhì)量，優(yōu)化注 射工藝參數(shù)；通過(guò)減少試模次數(shù)，以節(jié)約人工、用料、 時(shí)間等，降低試模成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高企業(yè) 競(jìng)爭(zhēng)力都有很好的促進(jìn)作用。

理念更新是減少試模成本

在設(shè)計(jì)模具時(shí)考慮有些制件上部分功能不能在模具上一次完成，過(guò)去往往采用制件后加工的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，這樣對(duì)產(chǎn)品的要求能達(dá)到其要求，但是從加工制件的角度的投入也是很大的。制件后加工的投 人工裝和設(shè)備，人力安排，也是一筆不小的開(kāi)支，在制件多一道后加工工序后，同樣會(huì)有不少的不合格品浪費(fèi)和人工、檢驗(yàn)費(fèi)用增加。如果制件數(shù)量大也是一個(gè)不少的浪費(fèi)?，F(xiàn)在人們已經(jīng)看到這種浪費(fèi)的危害，盡量在設(shè)計(jì)模具中一次性完成，哪怕模具制造成本提高也有必要的，更多的企業(yè)愿意投入在模具上做好，不愿意在制品上作投入人們明確了一個(gè)道理，在模具上投入是一次性的，在制件上的投入是N次性的，在 制件上投入隨產(chǎn)量上升會(huì)很過(guò)在模具上的投入如推廣的級(jí)進(jìn)冷沖模，多工位（十步工位以上等）在一副模具生產(chǎn)，一個(gè)人操作，一個(gè)機(jī)床上完成，節(jié)約了大量人力，物力等，成本下降，效益提高可觀的？沿海等地在級(jí)進(jìn)模具上增加模內(nèi)攻絲技術(shù)，在模具上一次完成，耗時(shí)多花10倍左右，這比制件后加工攻絲的效益高很多了，無(wú)非在級(jí)進(jìn)模上增加攻絲機(jī)構(gòu)的費(fèi)用，同時(shí)在模具選材方面也合理選用，有的塑料模具采用熱處理后加工，目的是防止久后制件上出現(xiàn)了理念更新是減少后工序投。

CAD/CAM/CAE

21世紀(jì)開(kāi)始，C4D，CAM，CAE技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的模具企業(yè)基本上都用CAD，CAM， CAE技術(shù)？在模具設(shè)計(jì)與制造中采用CAD，CAM，CAE技術(shù)，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)？采用CAD/ CAM，CAE技術(shù)，無(wú)論在提高生產(chǎn)率、改善制件產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低制件成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度發(fā)生，都比傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程有優(yōu)勢(shì)。

(1)提高制件產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)去，在人們憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，不可能進(jìn)行多方案綜合分析比較而采用CAD之后，由于計(jì)算機(jī)的較顯著特點(diǎn)是不怕千萬(wàn)次重復(fù)計(jì)算，而且效率又很高，所以能進(jìn)行多方案論證，多變參數(shù)模擬。又由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，可以存儲(chǔ)模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則等各種有關(guān)設(shè)計(jì)資料，為模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)，并可很大的減少人為因素對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響？采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也可使模具的參數(shù)和結(jié)構(gòu)更加合理化。通過(guò)CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接生成 數(shù)控加工程序和采用數(shù)控機(jī)床加工，也可使加工出的 模具質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高？CAE可以仿真分析到數(shù)控加工程序和采用數(shù)控機(jī)床加工，也可使加工出的模具質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高。CAE可以仿真分析到產(chǎn)品的缺陷等，總之，采用CAD，CAM，CAE技術(shù)可大幅度的提高制件質(zhì)量。

(2)縮短模具設(shè)計(jì)和制造周期及提高生產(chǎn)效率？ 采用CAD的工藝分析和繪圖，大大縮減了模具設(shè)計(jì)時(shí)間，而CAD與CAM，CAE的集成則可顯著的縮短模具從設(shè)計(jì)到制造的周期？由于模具質(zhì)量的提高，可靠性增加，調(diào)整及修模時(shí)間明顯減少，實(shí)際上也就是提高了生產(chǎn)率？由于CAD，CAM，CAE技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)了模具設(shè)計(jì)和制造水平的提高，模具制造標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用以 及工作效率的提高，使模具制造成本大大下降，從而明顯降低了生產(chǎn)成本？正在為更多的模具制造企業(yè)所接受和應(yīng)用，使得模具設(shè)計(jì)和制造理念發(fā)生了重大的改變？

理念更新是采用先進(jìn)軟件設(shè)計(jì)模具

熱流道在模具上應(yīng)用是從上世紀(jì)90年代，開(kāi)始在中國(guó)逐步推廣，在2000年以后推廣工作得到了很大的 進(jìn)展？目前，熱流道用于注射模上拓展到汽車(chē)，家電 等模具上，熱流道技術(shù)從單腔熱流道發(fā)展到IO腔以 上，從開(kāi)放式熱流道發(fā)展到針閥式熱流道。采用熱流 道系統(tǒng)不會(huì)有流道冷料，節(jié)約原料；不考慮流道冷卻 時(shí)間，可縮短成型周期；均勻的循環(huán)時(shí)間可穩(wěn)定塑件 質(zhì)量，熔融料為直接澆口，可提高表面光澤j尺寸穩(wěn) 定，流道平衡均可通過(guò)溫控器調(diào)節(jié)，成型容易被廣泛 應(yīng)用“。針閥式熱流道依據(jù)于CAE技術(shù)，進(jìn)行模流分 析，可以很好的解決塑件注射中的熔接痕、欠注等缺 陷，不僅可以完善塑件表面質(zhì)量和性能，更能實(shí)現(xiàn)制品的薄壁化，輕量化要求，起到節(jié)約材料和能源、降低 生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的作 用“？由于熱流道技術(shù)日趨完善，熱流道可以根據(jù)模 具位置和方向，進(jìn)行定制熱流道機(jī)構(gòu)，保證了模具的 使用效果。由于熱流道價(jià)位比較高，是一次性投八， 但投入到每個(gè)塑件上還是能攤薄熱流道的成本的（見(jiàn) 圖2）?理念更新是減少原料浪費(fèi)的長(zhǎng)久之宜？

使用模具型腔壓力就是在模具型腔對(duì)應(yīng)的部位安裝壓力，溫度傳感器，通過(guò)一些測(cè)試儀器，能精確地 控制注射模的模具型腔壓力，溫度的重要工具，以達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測(cè)注射過(guò)程質(zhì)量和塑件零缺陷。

由于溫度傳感器本身不適合制品質(zhì)量監(jiān)測(cè)，測(cè)量模具型腔壓力傳感器已被證明是優(yōu)化注射過(guò)程的有效方式。模具型腔壓力的注射控制系統(tǒng)是確保生產(chǎn)過(guò)程高度一致性？

減少次品率，模具型腔壓力的監(jiān)測(cè)將質(zhì)量保證融入整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，不再需要進(jìn)行終端產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)，減少質(zhì)量保證的成本？批量生產(chǎn)的個(gè)別塑件檢測(cè)被擴(kuò)展到所有塑件的完全監(jiān)測(cè)？對(duì)很出規(guī)定容差范圍的不合格零件，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在循環(huán)結(jié)束時(shí)立即做出反應(yīng)，以防止接連出次品。而傳統(tǒng)的質(zhì)量保證只能在產(chǎn)品終端質(zhì)量檢驗(yàn)后才分辨出次品？

模具型腔壓力曲線可用于準(zhǔn)確識(shí)別模具型腔填充程度狀態(tài)一無(wú)論模具型腔的幾何形狀如何，注射階段后模具型腔壓力都會(huì)由于熔體被壓縮而迅速升高，模具型腔壓力曲線中的“拐點(diǎn)”發(fā)生在模具型腔完全被充滿的時(shí)刻，可用于觸發(fā)注塑機(jī)的切換，注塑機(jī)將自動(dòng)從注射階段切換到保持壓力階段。應(yīng)用這技術(shù)很大地減少了次品率和原料損耗？過(guò)程波動(dòng)所 造成的影響在循環(huán)中得以補(bǔ)償。由于自動(dòng)識(shí)別切換點(diǎn)，不再需要采用部分模具型腔填充反復(fù)試驗(yàn)設(shè)置參 數(shù)，顯著簡(jiǎn)化了設(shè)置工作，模具型腔壓力控制產(chǎn)品質(zhì)量將是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，目前，瑞士奇石樂(lè)公司的傳感器在模具上應(yīng)用較廣泛理念更新是用模具型腔壓力控制制件質(zhì)量。

快速成形技術(shù)( RPM)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、精密機(jī)械、數(shù)控、激光技術(shù)和材料科學(xué)為一體的全新制造技術(shù)。由于其高度柔性和快速性，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。以快速成型為技術(shù)支撐的快速模具制造作為縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間及模具制造周期的先進(jìn)制造技術(shù)已成為當(dāng)前的重要 研究課題和制造業(yè)核心技術(shù)之一隨著多品種小批量時(shí)代的逐步來(lái)臨和企業(yè)要求模具能保證新產(chǎn)品快速占領(lǐng)市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來(lái)越引起人們的重 視，用環(huán)氧聚脂或其中混入金屬、陶瓷、玻璃等增強(qiáng)材料制造的快速軟模，可用于上百件注射成型以及汽車(chē) 覆蓋件樣品試制？其主要特點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、價(jià)格便宜，也為后面模具制造奠定一定的基礎(chǔ)。但由于材料的導(dǎo)熱性和機(jī)械性能不高，這種模具難以用于快頻率的批量注射成型以及金屬拉伸件批量成形？由于金屬材料具有優(yōu)良的綜合性能，金屬模具低成本決速制造成為RPIY技術(shù)的努力目標(biāo)。世界先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的RPM技術(shù)在經(jīng)歷了模型與零件試制、決速軟模制造階段后，目前正向快速硬模即金屬 模具制造( RMT)方向發(fā)展典型快速成型工藝方法 是將零件的物理模型通過(guò)三維CAD造型，或三維數(shù)字化轉(zhuǎn)化為零件的三維設(shè)L+CAD模型，然后再對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用分層軟件對(duì)其進(jìn)行分層切片，沿某一方向進(jìn)行平面“分層”離散化，得到各層截面輪廓？據(jù)此，快速成型系統(tǒng)的成形按選擇固化方式（立體光刻法、粉末燒結(jié)法、薄層堆積法、熔融沉積和三維打?。┻M(jìn)行堆積成型。決速成型技術(shù)也能直接作樣件。目前各種RPM方法有許多種，但較常用的主要有SL、 LOM、SLS、FDM、TDP等原理的快速造型系統(tǒng)．近年來(lái)把快速成型(Rapid Plntntypine，RP)技術(shù)應(yīng)用到注射模制造領(lǐng)域的努力一直沒(méi)有間斷過(guò)j尤其在歐洲和日本，已經(jīng)從把屬于RP技術(shù)之一的金屬粉末的選 擇性激光燒結(jié)( Scl tive Lascr Sintcnnr，SLS)技術(shù)或 者選擇性激光熔化( Sclcrtive Labcr Mcltinr，SLM)技術(shù)用于直接制造金屬零件，發(fā)展到嘗試著用于直接制造注射零件，理念更新是快速成型模具滿足小 批量試制。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)取得較好的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)和模具制造技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)的模具水平的差距將越來(lái)越小，關(guān)鍵之處是人們對(duì)模具制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)有了一定的提升，模具制造理念得到了更新？ 我們相信經(jīng)過(guò)各方的努力，在不遠(yuǎn)的將來(lái)我們會(huì)有制造成本較低，而模具制造水平也能趕很?chē)?guó)外的模具出現(xiàn)，讓我們拭目以待。