现代设计技术的发展现状与趋势

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现代设计技术的发展现状与趋势

我国模具工业的发展，日益受到人们重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也是取得了共识，在电子、汽车、电视、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零件部分都是依靠模具成型，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低耗能，是其他加工制造方法不能比拟的，也是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，近几年，我国模具工业一直以每年15左右的增长速度发展，2003年我国模具产值就超过了400亿美元。

1、现代模具技术的技术现状

1.1、冲模

以大型覆盖件冲模为代表，我国已经能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精密度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。

1.2、塑料膜

近年，我国塑料模有很大的进步。在大型塑料模方面，已能生产34英寸大屏幕彩色电塑壳模具等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑料模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模二腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。内热式或外热式热流道装置得以采用，少数单位采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的烧口痕迹，气体辅助注射技术已成功得以应用。在精密方面，塑料模型腔制造精度可达0.02-0.05mm（国外可以达到0.005-0.01mm），分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度值为Ra0.2-0.25um，塑料模寿命已达100万次（国外可达300万次），模具制造周期仍比国外长2-4倍。

1.3、压铸模

汽车和摩托车工业的快速发展，推动了压铸模技术的发展。汽车发动机钢罩、盖板、变速器壳体和摩托车发动机钢机、齿轮箱壳体、制动器、轮轴等铝合金铸件模具以及自动扶梯级压铸模等，我国均已能生产。在模具设计时，注意解决热平衡问题，合理确定浇注系统和冷却系统，并根据制造技术要求，采用了液压轴芯和二次增压等结构。总体水平有了较大的提高。模具寿命：铝合金铸件模具一般为4-8万次，个别可以超过10万次，国外可达到8-15万次以上。

1.4、模具CAD/CAE/CAM技术

模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，能显著缩短模具技术设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。它使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，实现了CAD/CAM的集成，并采用CAE技术对成形过程进行计算机模拟等，数控加工的使用率也越来越高，取得了一定的经济效应，促进和推动了我国模具CAD/CAE/CAM技术的发展。

1.5、模具标准件

模具标准件对缩短模具制造周期、提高质量、降低成本能起到很大作用。因此，模具标准件越来越广泛地得到采用。模具标准件主要有冷冲模架，塑料模架，推杆和弹簧等。新型弹性元件如氮气弹簧亦已在推广应用中。

2、模具技术的发展趋势

2.1、模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展

2.1.1、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、装备、检测、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型，复杂性体工程制图，工业设计高级渲染，塑料模设计专家系统，复杂形体CAM，艺术造型及雕刻自动编程系统，逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件还包括：Pro/E,UG,CAIIA等。

2.1.2、模具设计、分析及制造的三维化

传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三位数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如Pro/E,UG,CAIIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。另外，Cimatra公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D专业注射模具设计软件，可进行交互式3D型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚Moldflow公司的三维真实感流动模拟软件MoldflowAdvisers已经广泛受到用户的好评和应用。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。

2.1.3、模具软件应用的网络化趋势

随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，模具软件应用的网络化的发展趋势是使CAD/CAE/CAM技术跨地区、跨企业、跨院所在整个行业中推广，实现技术资源的重新整合，使虚拟设计、敏捷制造技术成为可能。

2.2、模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展

1、模具向着精密、复杂、大型的方向发展

2、数控电火花加工机床

3、高速铣削机床（HSM

4、模具自动加工系统的研制和发展

2.3、模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展

模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，怒进效率低，且人工劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是模具抛光的发展趋势。另外，由于模具控腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应该发展特种研磨与抛光，如挤压衍磨、电化学抛光、超声波抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。

3、结束语

目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，于德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大得差距。在经济全球化的新趋势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我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，模具工业应广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行业对模具这一基础工艺装备的迫切需求，以实现我国模具工业的跨越式发展。

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