2023年模具的现状及发展趋势最新.doc

最新模具技术的现状及开展趋势 1.前言 日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。模具工业是国民经济的重要根底工业之一。模具是工业生产中的根底工艺装备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的上下已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。 2.我国模具技术的现状 20世纪80年代以来，国民经济的高速开展对模具工业提出了越来越高的要求，同时为模具的开展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具开展十分迅速，模具工业一直以15%左右的增长速度快速开展。振兴和开展中国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的根底工艺装备〞已经取得了共识。目前，中国有17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。近年来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了变化。除了国有专业厂家外，还有集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，他们都得到了迅速的开展。许多模具企业十分重视技术开展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业开展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 中国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大开展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48in〔约122cm〕大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了奉献。 进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，中国装备制造业在参加WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低本钱的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，这是各行各业对模具这一根底工艺装备的迫切需求。 3.我国模具技术的开展趋势 随着电子、信息等高新技术的不断开展，模具技术的开展呈现以下趋势： a. 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向开展。 模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的开展方向，模具和工件的检测数字、模具软件功能集成化、模具设计、分析及制造的三维化、模具产业的逆向工程以及模具软件应用的网络化是主趋势。 新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟〔CAE〕及信息的管理与共享。值得强调的是，模具数字化不是孤立的计算机辅助功能或数控技术的集合，其关键是它们与人工智能的有机集成，不仅可以整理知识、保存知识，还可以挖掘知识、繁衍知识。新一代的模具数字化将是一个集工程师的智慧和经验、计算机的硬件和软件、数值模拟和数控技术、工艺及工程管理为一体的模具优化的开发、设计和认证的系统工程。 b. 模具制造向精密、高效、复合和多功能方向开展。 精密数控电火花加工机床〔电火花成形机床、快走丝线切割和慢走丝线切割机床〕不断在加工效率、精度和复合加工上取得突破，国外已经将电火花铣削用于模具加工。加工精度误差小于1μm的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到开展。 国外近年来开展的高速铣削技术和机床〔HSM〕开始在国内应用，将大幅提高加工效率。 模具抛光的自动化、智能化也是开展趋势之一，日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。此外，特种研磨方法如挤压研磨、电化学抛光、超声抛光也应是开展趋势。其他方面，如采用氮气弹簧压边、卸料、快速换模技术、冲压单元组合技术、刃口堆焊技术及实型铸造冲模刃口镶块技术等。 c. 快速经济制模技术得到应用。 快速制模主要从以下四方面加快制模速度：一是提高加工速度〔如高速铣削〕；二是基于快速原型的快速制模技术；三是选择易切削模具材料〔如铝合金〕来加快制模速度；四是采用复合加工、多轴加工提高加工效率。 快速原型制造技术〔RPM〕被公认为是继数控〔NC〕技术之后的一次技术革命，基于快速原型的快速制模技术是现在和未来的一个热点。此外外表成形制模技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑性成形制模技术、无模多点成形技术和KEVRON钢带冲裁落料制模术也在蓬勃开展。 d. 特种加工技术有了进一步的开展。 电火花加工向着精密化、微细化方向开展。在简化电极准备、简化编程和操作、提高加工速度以及不断降低设备制造本钱上也做了大量研究和实践。 在其他机械特种加工〔如磨料流动加工、喷水加工、低应力磨削、超声波加工等〕和特种加工〔如电子束加工、电火花磨削、激光加工、等离子束加工等〕已经进入实用阶段，在各自的特殊加工领域发挥着重要作用。 e. 模具自动加工系统的研制和开展。 随着各种新技术的迅速开展，国外已出现了模具自动加工系统。这也应是中国的长远开展目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控系统同步系统；有质量监测控制系统。 f. 模具材料及外表处理技术开展迅速。 在模具材料方面，一大批专用于不同成形工艺的模具材料相继问世并投入使用。在模具外表处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗〔如TD法〕开展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向开展；同时热处理手段由大气热处理向真空热处理开展。另外，目前激光强化、辉光离子氮化技术及电镀〔刷镀〕防腐强化等技术也日益受到重视。 g. 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。 由于车辆和电机等产品向轻量化开展，许多轻型材料和轻型结构用于汽车业，如以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料。新型材料的采用使得生产成形和加工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、冲压模具功能复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成型技术等。 另一方面，随着先进制造技术的不断开展和模具行业整体水平的提高，在模具行业出现了一些新的设计、生产、管理理念与模式。主要有：适应模具单件生产特点的柔性制造技术；创造最正确管理和效益的精益生产；提高快速应变能力的并行工程、虚拟制造及全球敏捷制造、网络制造等新的生产模式；模具标准件的日渐广泛应用〔模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造本钱〕；广泛采用标准件、通用件的分工协作生产模式；适应可持续开展和环保要求的绿色设计与制造等。 模具技术的开展能提高产品的设计和制造效率，缩短生产周期，提高产品合格率，对于增强我国的科技、经济实力都能起到巨大的推动作用，是我国装备制造业取得长足开展的重要保证。 目前我国模具工业的开展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的兴旺国家相比还存在相当大的差距。在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我国装备制造业在参加WTO以后，将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低本钱的迫切要求，模具工业应广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一根底工艺装备的迫切需求，以实现我国模具工业的跨越式开展。 参考文献 1. 邱建新，李发根.模具工业开展趋势综述.CAD/CAM与制造业信息化，2023(12). 2. 李中举，压铸模技术.电加工与模具，2023,18~20. 3. 周永泰. 模具产品目前水平及今后开展趋势.模具技术，1998，〔2〕. 4. 周雄辉.现代模具技术设计制造理论.上海：上海交通大学出版社，2023.