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内容提要:模具制造技术可分为五个发展阶段,我国目前主要以数字控制阶段为主。CAD/CAE及CAPP和KBE技术是模具设计技术的发展方向。软件方面今后将需要有多方面的发展。模具加工有许多方法,其中金属切削加工和电加工是最主要的方法。高速铣削、电火花加工、快速原型制造和快速制模、超精加工和微细加工、复合加工、表面处理、研磨抛光及模具CAM/DNC技术等都是模具加工技术的发展方向,它们各有其发展趋势。同时,包括管理在内的模具制造综合技术方面的一些发展方向也十分重要。
从技术角度来看,模具制造(包括设计和加工)技术大致可分为五个发展阶段:手工操作阶段、手工操作加机械化(普通通用机床与工具)阶段、数字控制阶段、计算机化阶段和CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段。我国幅员辽阔,模具制造企业众多,技术发展水平参差不齐,各个阶段同时并存,但目前主要以数字控制阶段为主。有些骨干重点企业已发展到了计算机化阶段。但同时也还有不少企业仍停留在手工操作加机械化阶段。纯粹手工操作阶段基本上已成为历史,CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化阶段刚刚初露端倪。就大多数模具制造企业而言,今后的发展方向应以提高数控化和计算机化水平为主,积极采用高新技术,逐步走向CAD/CAE/CAM信息网络技术一体化。模具无纸化制造将逐渐替代传统的设计和加工。
一、模具设计技术的发展方向
模具设计是决定模具开发制造能否成功的先决条件。模具设计技术大多依赖个人的经验积累。模具设计长期以来一直依靠人的经验和机械制图来完成。自从二十世纪八十年代我国发展模具计算机辅助设计(CAD)技术以来,这项技术已被大家认可,并且得到了越来越快的发展,已在模具制造中显示出了巨大的优越性。九十年代开始发展的模具计算机辅助工程分析(CAE)技术现在也已有许多企业应用,它对缩短模具制造周期及提高模具质量有着显著的作用。一些工业发达国家的模具企业应用CAD技术已从二维设计发展到三维设计,而且三维设计已达70%以上。我国大部分企业还停留在二维设计的水平上,能进行三维设计的企业还不到20%。CAE软件的应用国外已较普遍,国内应用还比较少,而且在用于预测零件成形过程中可能发生的缺陷方面水平还比较低。
模具设计技术及CAD和CAE软件今后应在下列几方面得到发展,不断提高其水平。
1、模具设计资料库和知识库系统。
2、模具工程规划及方案设计。
3、模具材料和标准件的合理选用。
4、模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计。
5、塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析(如注塑成形包括塑料充模、保压、冷却、翘曲、收缩、纤维取向等模拟分析)、热传导和冷却过程的分析、凝固及结构应力分析等。计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速度场、剪切应变速率场和剪切应力场的分布并分析其结果是非常复杂和非常费时间的。这一模拟技术已从中面流技术发展到了双面流技术,不久即可发展到既正确又快速的实体流技术,产生满足塑料件虚拟制造要求的三维注塑流动模拟软件。
6、冲压模金属成形过程的模拟、起趋及破裂分析、应力应变和回弹分析等。
7、压铸模压铸件成形流动模拟、热传导及凝固分析等。
8、锻模锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等。
9、提高设计和分析软件的快速性、智能化和集成化水平,并强化它们的功能,以适应模具的不断发展。
除了模具CAD/CAE技术之外,模具工艺设计也非常重要。计算机辅助工艺设计(CAPP)技术已在我国模具企业中开始应用。由于大部分模具都是单件生产,其工艺规程有别于批量生产的产品,因此应用CAPP技术难度较大,也很难有适应于各类模具和不同模具企业的CAPP软件。为了较好地应用CAPP技术,模具企业自身必须搞好开发和研究。虽然CAPP技术的应用和推广难度要比CAD和CAE难得多,但这也是一个发展方向,应予重视。
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