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模具生产技术与生产经验
作者:中国模具协会顾问 许发樾教授
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塑料模具展厅
注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ...
模具是制造业的核心技术装备。模具工业不发达将严重影响汽车、IT与电子技术产品、机电产品、航空(天)与船舶和建材、家用电器等制造业产品的生产。

模具是进行制造业产品零件(包括冲件、塑件、锻件、橡胶件、玻璃与陶瓷件等)成形加工的专用成型工具、专用工装,也是专用技术产品。

模具将根据制造业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量等技术要求与生产批量,进行专门设计与制造。

因此,研究模具的现代化设计与制造技术,研究模具设计制造过程中的实践经验,以及生产过程的技术管理与过程控制,并使之形成规范,形成专家系统,对提高模具生产技术与管理水平、提高模具企业核心竞争能力,将至为重要。

现代化模具生产方式与生产过程

上世纪30年代以前,是采用简单工具与设备,形成以手工制造模具的作坊式生产方式。此时期,只能制造简单模具。模具的制造精度与质量完全依赖人工技艺和实际经验。

30年代到70年代後期,是模具工业化生产方式的发展过程。其主要成就与特征有:

广泛采用铣削工艺,精密成形磨削工艺,并实现带精密孔距的圆孔与型孔精密加工的精密坐标磨削工艺技术。

电火花成形加工工艺和NC电火花线切割加工工艺广泛应用,为高硬材料的型件提供了关键加工技术。

实现了模具型件材料的专业化、系列化和标准化。

其间,模具标准化的高度发展,在模具生产中全面采用标准零、部件进行设计与制造,不仅是模具工业化生产方式的重大成就和特征;也是实现现代化模具生产方式的重要技术基础。


图1 现代模具生产过程框图

随着计算机和机床工业的进步与发展,1980年以来,模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成为广泛应用的生产技术。它们与高度标准化相配合形成了现代化模具生产方式,即实现模具设计与制造的信息化、数字化的模具生产方式。(见图1)

模具设计与制造

模具设计与制造的内容包括:模具设计过程和模具制造与装配过程。

现代模具设计与制造,则是:在模具生产过程控制与管理的环境下,在模具高度标准化的技术基础上,实行模具信息化、数字化设计与制造过程。即实行模具CAD/CAE/CAM,所谓模具设计与制造一体化过程。其中:

CAD:是指借助软件,对模具型件进行造型与其结构和模具结构系统建立数模的过程。


模具设计

CAM:指根据型件及其结构数模制订型件型面成形加工代码、设置成形加工工艺条件和型件加工程序。并将这些信息传递给CNC机床,实行数字化加工。

CAE:则指借助软件对模具型件造型、模具结构系统及结构参数进行仿真、模拟试验,即实行虚拟的设计与型件成形加工,以验证经CAD/CAM设计的模具结构系统与型件成形加工代码与加工程序的正确性,合理性。

CAD、CAE软件,是建立在经验数据、经验公式和理论数据与公式相比较的基础上,形成型件造型、模具系统结构与参数,型件成形加工过程与制件(冲件、塑件等)成形工艺过程的仿真、模拟数模或称CAD、CAE软件。


模具加工


模具装配

模具设计

手工作坊式制模时期和工业化模具制造初期,是不进行模具设计的,完全依赖制模工人的经验与技艺制造模具。随着工业的发展,模具应用日趋广泛,模具性能和质量要求趋高和生产技术不断进步。设计、绘制模具结构系统图(结构总图)和零件图样,明确设计要求和制造技术条件,为模具生产过程中的首务与核心技术,一直沿革至现在。

但是,随着计算机和数控机床工业的进步,加工中心等CNC机床的广泛应用,模具设计方法与方式产生了实质的、突破性的进步,

模具设计包括以下三方面的内容:模具型件造型及其结构设计、模具结构系统设计、模具结构参数计算与设置。模具设计过程与内容(见图2与表1)。


图2 模具设计过程框图


表1 模具设计的内容与依据

模具制造

采用计算机辅助制订每副模具的制造工艺过程(CAPP),并对其进行分析(CAPPE),使之优化。同时,对制造工艺过程的质量、工时和费用进行控制(CAPPC),使形成模具CAM/CAPPE/CAPPC数字化制造技术系统。

模具CAM/CAPPE/CAPPC系统,是现代模具制造的主要方式,是模具CAD/CAE/CAM数字化设计与制造技术的组成部份。为此,应当研究、分析现代模具制造技术,即信息化、数字化制造技术的内容:模具制造工艺过程设计;模具型件制造工艺过程及其成形加工工艺;模具标准零、部件和通用辅助机构的配购与制造;模具装配及其装配工艺;模具制造工艺过程控制与管理。(见图3和表2)


图3 现代模具制造工艺过程框图


表2 模具制造工艺、零件加工、装配与工艺管理

模具生产技术的经验性

上述模具设计与制造过程中应用的技术规范、标准,现代数字化设计与制造中所应用的设计与制造软件,以及工艺技术专家系统,均具有浓厚的、强烈的经验性。而经验将具有时间性和合理的应用范围。

上述模具生产方式的沿革与发展,至今模具仍需由技术人员运用计算机技术和所掌握的模具设计与制造技术基础理论知识、标准与规范,特别是长期积累的设计、制造经验,独自进行专门设计,并只能进行专门装配,实践证明完成设计与制造的模具质量,在很大程度上仍取决于设计与制造技术人员的知识积累和经验积累。

由此可知,实际生产经验,在模具设计与制造过程中仍起主导作用。即,缺乏实践,则缺乏经验,缺乏实际经验,则不能成大器。有人说:大学学历的人,设计、制造完成100副模具,将成为合格的模具专业技术人员;完成500副模具的技术人员将成为模具技术专家;设计、制造1000副或以上模具的专家,将成为模具技术大师,是有一定道理的。但并不尽然,还必须常常强调以模具技术基础理论为依据。

针对中国拥有的近两万个模具企业,其负责人多采用经验办厂。为此,应当明晰,进行模具设计与制造以积累经验固然重要,但同时也应当具备较深的模具技术理论造诣,即需在掌握基础理论(数字、力学)的基础上进行设计与制造。学习由前人总结成功的模具技术基础理论,至为重要。
(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (1/21/2005)
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文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧
佳工网友 于5/25/2006 11:27:00 PM评论说:
教授知道如何在装配时又快又准确地保证上下模凸凹间隙大小与均匀吗?
佳工网友 于5/25/2006 11:22:00 PM评论说:
“实践比理论要重要.真正有经验的人,可能就没有时间或精力去编写那些书.就象那些民间的密方,因为没有高深的理论体系,所以流离在民间,永远也进不了大雅之堂. ”----------这才是高水平的论文。教授在纸上谈兵
佳工网友 (Email) 于5/10/2006 8:26:00 PM评论说:
我也是学的模具这个专业,看了这篇文章受益颇多,我还想请教一下知道不知道有关<微孔冲裁技术>方面的文章啊,小弟现在正在搞一篇论文,找不到资料,希望能指点一下.
佳工网友 于4/30/2006 1:52:00 PM评论说:
我也是学这个专业的学生!
都知道在以后模具这行如果不懂的用电脑辅助设计就不是一个合格的设计师,我想让你们告诉我们这些学生在学校里应该学些什么软件,现在这方面的软件也比较多?
佳工网友 奕君 (Email) 于11/3/2005 3:47:00 PM评论说:
这样的模具还是不错的,而且我对模具也不是很熟悉,我也是学模具这么专业,我只是知道一些!!!!!!!!!!!!!!!
佳工网友 我是 谁 (Email) 于10/6/2005 3:11:00 PM评论说:
在大学里我们需要这样的理论指导,只有如此才能真正的在这个行业中有所作为但这所有的一切都应以自己的理论知识作为基础把自己的知识学精学通才能在实践中真正的触类旁通.举一反三从而使自己在模具行业中闯出自己的一片天地 ]
佳工网友 枫叶 (Email) 于10/2/2005 10:14:00 AM评论说:
看完后的确有一定的认识,但是我们现在还是学生你们可不可以告诉我们应该怎样才能更好的学习好这门专业呢?
佳工网友 鱼非我 (Email) 于9/23/2005 5:30:00 AM评论说:
我看了这个文章后,对我学习这个专业有了一定的认识。我知道了它的重要性,我希望你们呢能够给我更好的介绍好吗?也希望你们 能给我更大的帮助。
佳工网友 于9/10/2005 9:07:00 PM评论说:
我们大学生就需要这样的理论指导,只有如此才能真正的在这个行业中有所作为
但这所有的一切都应以自己的理论知识作为基础,只有在大学校园里把自己的知识学精学通才能在实践中真正的触类旁通.举一反三
从而使自己在模具行业中闯出自己的一片天地
]
佳工网友 于9/8/2005 1:06:00 AM评论说:
这篇介绍有关模具的网页,使我对模具行业有了更深的了解~`
我很想加入这一行业,希望此网页对我有着特别大的帮助,说声谢谢~~``

儍︻緣
佳工网友 于6/18/2005 12:17:00 PM评论说:
关于经验之说,实在是仁者见仁,智者见智,一个方向,但路有千万条,实践比理论要重要.真正有经验的人,可能就没有时间或精力去编写那些书.就象那些民间的密方,因为没有高深的理论体系,所以流离在民间,永远也进不了大雅之堂.


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