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我国数控加工模具工业发展现状及前景趋势

2010年05月29日 15:09:36     959          阅读量:535

模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备,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,其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。

一、我国模具技术的现状

20世纪80年代以来,国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,同时为模具的发展提供了巨大的动力。这些年来,中国模具发展十分迅速,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。振兴和发展中国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”已经取得了共识。中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,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作出了贡献。

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,中国装备制造业在加入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、低成本的迫切要求,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基础工艺装备的迫切需求。

二、我国模具技术的发展趋势

随着电子、信息等高新技术的不断发展,模具技术的发展呈现以下趋势。

1.模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展

模具CAD/CAE/CAM技术是模具设计、制造技术的发展方向,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。

2.模具制造向精密、高效、复合和多功能方向发展

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发展。

模具抛光的自动化、智能化也是发展趋势之一,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、超声抛光也应是发展趋势。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。

3.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。此外表面成形制模技术、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发展。

4.特种加工技术有了进一步的发展

电火花加工向着精密化、微细化方向发展。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成本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。

5.模具自动加工系统的研制和发展

随着各种新技术的迅速发展,国外已出现了模具自动加工系统。这也应是中国的长远发展目标。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。

6.模具材料及表面处理技术发展迅速

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(如TD法)发展;由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展;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。

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