模具制造技术的发展.doc

上海电机学院模具制造技术的发展刘大伟 柳泽建 上海电机学院摘要：模具工业2000年以来以每年20的速度在增长，“十一五”期间，产销两旺，产量、质量和水平进一步提高，特别是汽车制造业和IT制造业的发展，拉动了模具档次的提高，精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。关键词：先进制造技术 工业之母 计算机辅助设计与制造Abstract：Die industry since 2000 to 20% a year growth rate, eleven five period, sales booming, the quality and level of production, improve, especially the development of the automobile industry and the IT industry, pulling the die to improve the grades, has provided a guarantee excellent mold manufacturing equipment for the mould technology level.The mold manufacture technology rapid development, has become an important component of modern manufacturing technology.Modern mold manufacturing technology is moving speed, improve the information driven manufacturing flexible, agile manufacturing and system integration of the direction of development.Key word：Advanced manufacturing technology The mother of industry Computer aided design and manufacturing一、模具制造技术的发展介绍 模具是制造业的重要基础装备，它是“无以伦比的效益放大器”。没有高水平的模具，也就没有高水平的工业产品，因此模具技术也成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。正因为模具的重要性及其在国民经济中的重要地位。 由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。模具工业2000年以来以每年20的速度在增长，“十一五”期间，产销两旺，产量、质量和水平进一步提高，特别是汽车制造业和IT制造业的发展，拉动了模具档次的提高，精良的模具制造装备为模具技术水平的提升提供了保障。二、模具制造技术的发展现状从行业结构看，民营企业快速发展，国有企业活力增强，面向市场的专业模具厂家数量和能力提高较快，适应模具行业生产特点的模具集聚生产园区得到发展，中西部等模具工业欠发达地区有较大进步。精密塑料模具已能生产照相机和手机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具以及精度达5微米的7800腔塑封模具等。大型精密复杂压铸模已能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模以及汽车发动机壳体的铸造模具等。近年来，模具行业产品结构调z整加快，以大型、精密、复杂、长寿命模具为代表的技术含量较高模具的发展速度高于行业总体发展速度，占模具总量的35左右。2007年模具出口增幅达35.73，逆差进一步下降,进出口模具结构趋于合理，国产模具替代进口模具已成气候。一些模具企业多工位级进模精度已达到2微米，寿命可达3亿冲次以上，个别企业的多工位级进模已可在2500次分钟的高速冲床上使用，精度可达1微米。已能生产43英寸大屏幕彩电、65英寸背投式电视塑壳模具、10公斤大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等大型塑料模具。三、模具制造技术的关键技术（1） 模具材料及表面处理技术 模具工业要上水平,材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。,因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。在模具材料方面新型冷作模具钢有65Nb、O12A1、CG-2等；模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。 在模具表面处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC、TiN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术、镜面抛光的模具表面工程技术也受到广泛的关注。冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺，使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。（2） 设计制造技术 当代模具的设计与制造广泛采用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），设计过程程序化和自动化，使用程序、模具拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。设计与制造之间的直接传输便于设计中的反复修正改变。模具设计与加工方法的发展主要有以下几方面 ： 模具软件功能集成化 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。集成化软件较高的软件还包括：UG、CATIA和Pro/E等。而新一代模具CAD/CAM软件技术，新一代模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。 快速原型法和快速制模技术（RPM/RMT） 该技术是一项集激光、材料、信息及控制等技术于一体的先进制造技术，其突出特点就是能直接根据产品的CAD数据快捷地制造出具有一定结构和功能的原型甚至产品，而不需要任何工装夹具，而迭加形成三维实体。RPM技术与RMT技术的结合，将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。RPM技术与陶瓷型精密铸造相结合。为模具型腔精铸成型提供了新途径。应用RPM/RMT技术从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右，因而具有广阔的发展前景。 高速铣削技术 高速铣削是目前切削技术中应用最多的一种工艺技术，是一种以高主轴转速、快速进给、较小的切削深度和间距为加工特征的高效、高精度数控加工方式。高速铣削具有工件温度低、切削力小、加工平稳、质量好、效率高（为普遍铣削加工的510倍）及可加工硬质材料（60 HRC）等诸多优点，高速铣削机床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、变速箱体压铸模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可达0.01mm。因而在模具加工中日益受到重视。（3）专业化生产及标准化专业化生产是现代工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达75%以上。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。模具制造精度项目国外国内1、数量模型腔精度0.0050.01mmRa0.100.050m(11-12)0.020.05mmRa0.20m(10)2、压铸模型腔精度0.010.03mmRa0.200.10m(10-11)0.020.05mmRa0.40m(9)3、冷冲模尺寸精度0.0030.005mmRa0.20m以下(10以上)0.010.02mmRa01.60-0.80m(7-8)4、煅模0.020.03mmRa0.40m以下(9以上)0.050.10mmRa1.60m(7)5、级进模步距精度0.00230.005mm0.0030.01mm4、 模具制造技术的发展趋势 模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。 中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。 据统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是l：100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。通过模具加工产品，可以大大提高生产效率，节约原材料，降低能耗和成本，保持产品高一致性等。如今，模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而在各行各业得到了应用并且直接为高新技术产业服务；特别是在制造业中，它起着其它行业无可取替代的支撑作用，对地区经济的发展发挥着辐射性的影响。根据“十一五”模具行业发展的任务与目标，我国模具行业要努力解决发展中存在的诸如总量供不应求、产品结构不够合理、工艺装备水平低、配套性不好、利用率低、技术人才严重不足、专业化程度低、高档产品市场缺席等问题，使我国模具行业向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，在良好的市场环境中稳步前进。5、 结论 从总体上看，我国还只是模具生产大国而不是强国，产品与发达国家还有10年15年差距，目前仍以中低档为主，中高档模具的自配率只占60左右，很多高档精密、复杂模具仍依赖进口，近几年每年超过20亿美元。模具商品化率只有60左右，标准件使用覆盖率也只有50左右。科研经费投入严重不足，科研力量薄弱，没有形成有利于创新的公共技术支撑体系。对于我国模具行业的现状，大力发展和推广信息化、数字化技术是极其重要的，同时应在政策上引导具有较强能力的企业单位研发新的设计方法，在模具制造方面向复杂，高精度，长寿命模具上面有更大的突破。努力提高企业管理水平，促进模具标准件上品种、上水平、上规模；逐步建立起适应我国国情的模具科研设计、人才培训和生产体系，不但要使我国进一步成为模具生产大国，更要努力使我国逐渐成为模具生产强国。6、 参考文献1罗华云，孙玲.高光注射成型技术的发展及应用J,现代制造技术与装备，2009,4:19-21。2吴生绪塑料成形模具设计技术手册M机械工业出版社2008.13李发致模具先进制造技术M机械工业出版社20034骆志文.注射模冷却时间计算分析J.模具工业，1994（3）：29-34.5宗殿瑞.热流道注射模中充模力的计算J.模具工业，2001（7）：34-366袁中双，李德群.注塑成形的流动平衡分析J.模具技术，94（1）：12-167王桂龙,赵国群,李辉平,管延锦。变模温注塑技术的研究与应用分析J.现代化工，2009,29（2）：24-278吴生绪塑料成形工艺技术手册M机械工业出版社2008.19伍晓宇,梁雄,李积彬,孙成红,黄山,杨文海.节能型无痕注塑模具及工艺J.中国塑料，2009，23（5）：110-11210赵国群，王桂龙，李辉平，管延锦.快速热循环注塑技术的研究与应用N.塑性工程学报,2009,16（1）:190-19511叶蕊，塑料注射成型技术，金盾出版社M，1989.12陈万林，实用塑料注射模设计与制造，机械工业出版社M,2000.13俞芙芳，塑料成型工艺与模具设计，华中科技大学出版社M，2007.14金国珍，工程塑料，化学工业出版社M，2000.15邹继强，塑料模具设计参考资料汇编，清华大学出版社M，2005.16詹福赐，塑料模具设计理论与实务，全华科技图书公司M，1991.17张玉龙，塑料注射制品，国防工业出版M,2006.18唐志玉，塑料挤塑模与注射模优化设计，机械工业出版社M，2005.19Atre,MukulRamesh,M.S.,Astudyofthestabilityofperfluorinatedalkanethiolmonolayersongoldunderinjectionmoldingconditions,UniversityofMassachusettsLowellJ,2007,94.20Palanisamy,Prabhu,M.S.,Enhancementofsurfacereplicationbygasassistmicroinjectionmolding,UniversityofMassachusettsLowellJ,2009,139.21（加拿大）H瑞斯著，朱元吉译模具工程第二版M化学工业出版社，200522（美国）TA奥斯瓦德，L特恩格PJ