模具设计与制造的现状及发展研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

模具设计与制造的现状及发展研究

发表时间：2020/9/29 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张志文

[导读] 摘要：模具在生产与加工中具有重要作用。

        泰钢合金有限公司
        摘要：模具在生产与加工中具有重要作用。基于此，本文就模具设计与制造的现状展开探究，从不同种类模具的设计、现代化的加工方法、模具制造中的现代化工艺等方面阐述模具设计与制造的现状，并在专业化、规模化、自动化、一体化的模具制造方向上进行关于模具发展趋势的研究，以此为行业提供参考建议。
        关键词：模具；设计与制造；发展趋势
        引言
        模具是进行批量化、规模化工业生产的基础，分为设计与制造两部分，其一般包含在已知模具的结构方案后进行模具的设计，并确定加工程序，进而在生产、装配、检验保装等环节严格执行操作程序。设计中一般有冲压模与塑料膜的设计，制造有切削铸造等传统工艺，也包括一些新兴的现代化工艺。
        1.模具设计与制造的现状
        1.1设计不同种类模具的方式
        现阶段的冲裁模的设计方面，首先要对于冲裁模进行全面的数据分析，并在此过程中要做到最大化的原料节省，同时，降低生产的繁琐性，性以此提升生产过程以及操作程序的简捷性，进而提高产品的质量以及使用周期，通过对于产品特性的分析，进而实现加工流程以及组合方式的最优化，在此基础上通过对于数据进行计算，提升其精确度。
        橡胶硫化模的设计方面，首先，要进行设计前的必要准备，对于材料性能、规格成形标准等方面进行全面的掌握；其次，进行整体的草图设计，通过对于结构的设计，掌握型腔在数目、尺寸、结构、脱模方法等方面的基本信息；最后，对于设计的图形进行审查，主要有橡胶的既定模型和大小，以及硫化设备和模具的图样和结构等方面的准确性[1]。
        1.2目前主要采用的加工方法
        现阶段，对于实体层面的模具进行加工，通常使用电火花方法，这种方法的基本原理是通过对于模具局部利用电火花的方法进行加温，以局部的高温形成电蚀反应，在此基础上对于金属进行切割，进而完成所需要的产品规模与尺寸。
        在加工软件的运用上，现今通常使用CAD等计算机设计软件进行模具的设计与制造。此外，对于模具设计一般还包括虚拟模型、快速模型思维设计技术，以及有限元的仿真和模型设计以及反求工程的技术，其中快速模型的设计技术是在数控技术之后对于模具设计的又一次技术革新。除此之外，还有冷挤压、超塑性成型建模、浇筑建模等设计方式。一种较为常见的反向工程的设计途径是，通过对于待加工的物品限进行数据的扫描，进而使其形成CAD数据的转化，之后把得到的数据输入CAD软件来实现产品的设计与转化，随着研究的不断提升，相关的技术也随之实现提升与更新。
        1.3现代化制造工艺在模具制造中的应用
        随着技术浓度的提升，现代化的制造工艺在模具的生产制造中，逐渐凸显出其优势地位。现阶段快捷定性制造技术，即RP技术逐步被广泛的推广，其技术核心是对于模具制品在设计制造环节中所涉及到的相应母体模型进行加工，某些情况下还可以形成现场的模具制品的制造，一般分为直接与间接的快捷模具制造工艺，通过简便的制造程序进行其制造优势的呈现。
        此外，通过与计算机技术的结合，虚拟的制造技术可以利用计算机，实现对于产品的设计、技术的规划、性能的分析、产品检测以及企业各级生产过程的有效管理，进而通过计算机技术的融合，模拟产品使用过程中的相应虚拟场景，并利用对于产品性能的预估，及时发现产品在加工以及使用过程中存在的问题，为相关技术人员制定决策以及产品的有效维护提供前提。
        2.模具设计与制造的发展趋势
        2.1专业化规模化方向发展
        随着工业的发展，现代化、规模化的模具生产成为其未来的发展方向，通过生产的标准化，为未来模具生产的自动化提供了方向，工业的发展为模具的发展带来了可能，模具的发展也为生产的经济效益的有效提升带来了前提条件，同时，模具未来的有效发挥，促进我国机械制造业生产的技术含量的提升。随着我国在世贸组织中角色的重要性的提升，各类产品的生产，在保证其质量的基础上，正逐步实现更加经济且高效的生产模式，为此，本着模具设计与制造周期的缩短，并减少生产环节中间过程的理念，并行工程的方法是未来发展的趋势，将逐渐成为模具设计与制造的主导技术。
        2.2提升数控化铣削机床的范围
        先进的设计技术以及快速的成形操作是提升生产稳定性，并有效降低生产成本的关键。由于模具相比于一般的零件，其以形状较多等特点，在加工上具有一定的难度，尤其是型腔自由曲面的加工，一般采用铣削加工的方式，但由于操作人员在技术以及经验上的不同，加之模具抛光打磨的难度，传统的设计制造技术，急需做进一步的提升。目前一般采用数控机床的操作技术，其应用于型腔曲面的加工，可以很好的提升型腔在规格与尺寸方面与规定形状的融合度，并有效降低生产难度以及操作时间，因此，需要对于这种技术做进一步的推广，进而保证生产效率以及产品质量。如图1为一种数控铣削的工作原理。

        图 1 数控铣削工作原理
        2.3电加工机床的应用
        传统的铣削技术由于其局限性一般难以形成较高的加工精度，电火花技术的融入可以很好的解决这一问题，其通过自动化的操，可以有效提升其制造效率，并实现更大规模的生产。例如：深型腔由于结构复杂，其型腔较深，并且过度的额右面较为复杂，因此在操作的过程中存在一定的难度，电火花技术的应用，可以很好的解决其在刀具形状等方面的局限性，提升加工的精度。此外，慢走丝线、自动定位、自动穿丝等技术，可以在保证操作为人化的层面上，有效提升操作的精度。
        2.4一体化的模具设计与制造
        一体化的模具制造与设计概念，是从设计到具体的操作，采用统一的软件，通过这一软件平台的设计可以有效的降低操作过程中的不必要环节，摒弃了传统的多软件操作过程中形成的数据混乱，进而通过一种软件的使用，有效的降低了人力资源的使用，形成一体化、集成化、专业化的管理方式，降低了数据流转过程中的复杂性，并提升了数据的准确度。例如：以色列Cimatron公司出品的软件CimatronE通过标准化数据库的建立，为模具的加工设计提供了专业的模块，并在协同作业、并行工程、模架库以及标准件的客制化方面提供了很好的技术支撑。如图2为该软件的一种并行工作模式[2]。

        图 2 并行工作模式
        2.5新的模具制造技术
        随着模具设计与制造技术的深入，先进设备在现代化的模具制造中的作用日渐广泛，如材料的表面处理技术中，由单一元素向多元素共渗发展，且激光强化以及电镀等技术也在实际中逐渐得到应用推广，此外，新的塑料成型技术中，以气体辅助作为一种注射成型的技术在实际应用中被广泛的推广。
        结论
        综上所述，为保证在模具的设计与制造中，在现代化的基础上，实现融合创新技术的突破性发展，需要对于现有技术进行针对性研究，并依据产品自身的尺寸以及零件的用途，在零件的精度以及互换性等方面进行严格的考量，以此提升模具制造与设计的水平，发挥模具优势，提升应用模具进行批量生产的可行性。
        参考文献：
        [1]何强.模具设计与制造的现状及发展趋势[J].内燃机与配件，2018（03）：109-110.
        [2]曾文平，汤超.现代模具设计的现状与发展研究[J].时代农机，2017，44（11）：125.