從技術角度來看,模具技術(包括設計、加工、制造)大致可分為五個發(fā)展階段:手工操作階段、手工操作加機械化(平常通用機床與工具)階段、數字控制階段、計算機化階段和CAD/CAE/CAM信息網絡技術一體化階段。在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天,中國的模具設計加工和制造技術正在趕超國際水平,企業(yè)管理技術接軌于國際水平,但中國模具行業(yè)企業(yè)全體職工需要努力學習,牢牢掌握世界模具技術的發(fā)展方向,充分發(fā)揮主觀能動性,腳踏實地、充滿信心地創(chuàng)造美好的未來。
模具設計技術的發(fā)展趨勢
模具設計長期以來依靠人的經驗和機械制圖來完成。自從二十世紀八十年代中國發(fā)展模具計算機輔助設計(CAD)技術以來,這項技術已獲得認可,并且得來到快的發(fā)展。九十年代開始發(fā)展的模具計算機輔助工程分析(CAE)技術,現在也為相當多企業(yè)應用,它對縮短模具制造周期及提高模具質量有顯著的效果。據模具網CEO、深圳市模具技術學會專家委員羅百輝分析,近些年以來CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍能夠接受的程度,為其進一步普及創(chuàng)造了非常好的條件;基于網絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作要求的問題;CAD的智能化程度將逐步提高;塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在中國模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的效果。羅百輝認為,就大多數模具制造企業(yè)而言,今后的發(fā)展方向應以提高數控化和計算機化水平為主,踴躍采用高新技術,逐步走向CAD/CAE/CAM信息網絡技術一體化。模具無紙化制造將逐漸替代傳統(tǒng)的設計和加工。
塑料模具塑料成形過程的多種模擬分析(注塑成形,包括塑料充模、保壓、冷卻、翹曲、收縮、纖維取向等模擬分析)、熱傳導和冷卻過程的分析、凝固及結構應力分析等。計算澆注系統(tǒng)及模腔的壓力場、溫度場、速度場、剪切應變速率場和剪切應力場的分布并分析其結果,是非常復雜和費時的。這一模擬技術已從中面流技術發(fā)展到雙面流技術,不久即可發(fā)展到既正確又快速的實體流技術,產生滿足塑料件虛擬創(chuàng)造要求的三維注塑流動模擬軟件;
模具加工技術的發(fā)展趨勢
中國的模具分為10大類46小類。不同類型的模起到不同的加工方法,同類模具也能夠用不同加工技術去完成。模具加工的工作主要集中在模具型面加工、表面加工和裝配,加工方法主要有周密鑄造、金屬切削加工、電火花加工、電化學加工、激光及其它高能波束加工,以及集兩種以上加工方法為一體的復合加工等。數控和計算機技術的接連不斷發(fā)展,使它們在相當多模具加工方法中得來到廣泛的應用。在工業(yè)產品品種多樣化及個性化日益顯然,產品更新?lián)Q代來快,市場競爭來激烈的情況下,用戶要求模具創(chuàng)造交貨期短、精度高、質量好、價格低,帶動模具加工技術向以下幾方面發(fā)展。
1、高速銑削技術
近些年以來中國模具創(chuàng)造業(yè)一些骨干重點企業(yè),先后引進高速銑床和高速加工中心,它們已在模具加工中發(fā)揮了很好的效果。當前國外高速加工機床主軸的最高轉速已超過100000r/min,快速進給速度可達120m/min,加快速度度可達1-2g,換刀時間可提高到1-2s。這樣可大幅度提高加工效率,并可獲得 Ra≤1的加工表面粗糙度,可切削60HRc以上的高硬度用料,給電火花成形加工帶來挑戰(zhàn)。隨主軸轉速的提高,機床結構及其所配置的系統(tǒng)及關鍵部件和零配件、刀具等都需要配合,令機床造價大為提高。中國進口的高速加工機床主軸最高轉速在短期內仍將以10000-20000r/min為主,少數會達到 40000r/min左右。盡管向更高轉速發(fā)展是必定方向,但日前最主要的還是推廣應用。
2、電火花加工技術
電火花加工(EDM)盡管已受到高速銑削的嚴峻挑戰(zhàn),但是EDM技術的一些固有特性和獨特的優(yōu)點,是高速銑削所不可以全部替代,比如模具的復雜型面、深窄小型腔、尖角、窄縫、溝漕、深坑等處的加工。盡管高速銑削也可以滿足以上部分加工要求,但成本比EDM高得多。較之銑削加工,EDM更易實現自動化。復雜、周密小型腔及微細型腔和去除刀痕、完成尖角、窄縫、溝漕、深坑加工及花紋加工等,將是今后EDM應用的重點。為了在模具加工中進一步發(fā)揮其獨特的效果,以下是EDM今后的發(fā)展方向:
3、快速原型創(chuàng)造(RPM)和快速制模(RT)技術
模具未來的最大競爭原因,是怎么樣快速地創(chuàng)造出用戶所需的模具。RPM技術可直接或間隔用于RT。金屬模具快速創(chuàng)造技術的目標,是直接創(chuàng)造可用于工業(yè)化生產的高精度耐久金屬硬模。間隔法制模的關鍵技術是開發(fā)短流程工藝、降低精度損失、低成本的層積和表面光整技術的集成。RPM技術與RT技術的結合,將是傳統(tǒng)快速制模技術(如中低熔點合金鑄造、噴涂、電鑄、精鑄、層、橡膠澆固等)進一步發(fā)展的方向。RPM技術與陶瓷型周密鑄造相結合,為模具型腔精鑄成形提供了新途徑。應用RPM/RT技術,從模具的概念設計到創(chuàng)造完成,僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右,起到廣闊的發(fā)展前途。要進一步提高 RT技術的競爭力,需要開發(fā)數據和加工數據生成更容易、高精度、尺寸及用料限制小的直接快速創(chuàng)造金屬模具的方法。
4、超周密加工、微細加工和復合加工技術
隨模具向周密化和大型化方向發(fā)展,超周密加工、微細加工和集電、化學、超聲波、激光等技術于一體的復合加工將得到發(fā)展。日前超周密加工已穩(wěn)定地達到亞微米級,納米精度的超周密加工技術也被應用到生產。電加工、電化學加工、束流加工等各種加工技術,已成為微細加工技術的重要組成部分,國外更實用波長僅0.5 納米的輻射波創(chuàng)造出的納米級塑料模具。在一臺機床上使激光銑削和高速銑削相結合,已使模具加工技術得到新發(fā)展。
5、先進表面處理技術
模具熱處理和表面處理,是能否充分發(fā)揮模具用料性能的關鍵。真空熱處理、深冷處理、包括PVD和CVD技術的氣相沉積(TiN、TiC等)、離子滲入、等離子噴涂及TRD表面處理技術、類鉆石薄膜覆蓋技術、高耐磨高精度處理技術、不沾粘表面處理等技術已在模具創(chuàng)造中應用,并呈現非常好的發(fā)展前途。模具表面激光熱處理、焊接、強化和修復等技術及其它模具表面強化和修復技術,也將受到進一步重視。
6、模具研磨拋光
模具的研磨拋光日前仍以手工為主,效率低、勞動強度大、質量不穩(wěn)定。中國已引進了可實現三維曲面模具自動研拋的數控研磨機,自行研究的仿人智能自動拋光技術已有一定成果,但日前的應用很少,估計會得到發(fā)展。今后應繼續(xù)注意發(fā)展特種研磨與拋光技術,如擠壓珩磨、激光珩磨和研拋、電火花拋光、電化學拋光、超聲波拋光以及復合拋光技術與工藝裝備。
7、模具自動加工系統(tǒng)
隨多種新技術的快速發(fā)展,國外已出現模具自動加工系統(tǒng)。模具自動加工系統(tǒng)應有以下特征:多臺機床合理組合;配有隨行定位夾具或定位盤;有完整的夾具和刀具數控庫;有完整的數控柔性同步系統(tǒng)以及有質量監(jiān)測操縱系統(tǒng)。也有人稱同時完成粗加工和精加工的機床為模具加工系統(tǒng)。這些今后都會得到發(fā)展。
8、模具CAM/DNC技術及軟件
隨數控技術和計算機技術的快速發(fā)展,CAM/DNC技術已在中國模具企業(yè)得到廣泛應用。日前眾多軟件中,針對模具加工特點而開發(fā)的專用軟件不多,針對高速加工的軟件也少。適應模具加工特點、起到高水平數控加工能力和后處理程序、有提高的周密加工和高速加工功效、界面友好、簡單易學、備有各種數據格式轉換功效和能為系統(tǒng)集成準備條件的軟件將是今后發(fā)展的方向。
總的一句話,行行出狀元。要想混的好,必須自己多努力。不然哪里都沒有容身之地。