空調(diào)遙控器下蓋注塑模具設(shè)計【原創(chuàng)】3D【全套含有CAD圖紙三維建?！?/h1>
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模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1 模具簡介
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，已經(jīng)取得了共識。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已
成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力, 決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力.我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。
塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門新興工業(yè)。自塑料問世后的幾十年以來，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個工業(yè)部門不可缺少的材料。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。
在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。2003年模具行業(yè)實現(xiàn)銷售收入162.03億元，比去年同期增長了41.57%；實現(xiàn)利潤總額為12.85億元，比去年同期增長了90.63%。我國模具行業(yè)得到了快速發(fā)展。從模具業(yè)規(guī)模上講，我國已經(jīng)躍居世界第三位，僅次于日本和美國?？梢哉f我國已經(jīng)成為模具生產(chǎn)大國，? 然而，就整個模具行業(yè)而言，大中型企業(yè)比較少，小型企業(yè)占絕大多數(shù)；與此同時，國內(nèi)模具行業(yè)的企業(yè)存在著各種各樣的問題；與國外相關(guān)企業(yè)水平相比仍有很大的差距，因此國內(nèi)企業(yè)不應(yīng)當(dāng)盲目樂觀，而應(yīng)當(dāng)努力發(fā)展、強(qiáng)壯自我，以應(yīng)對來自各方面的挑戰(zhàn)。同時，把握住發(fā)展的機(jī)會，使我國早日成為模具的生產(chǎn)強(qiáng)國。
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，在我國，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。據(jù)不完全統(tǒng)計，近10年全國（未含港、澳、臺統(tǒng)計數(shù)字，下同）模具生產(chǎn)及進(jìn)出口發(fā)展情況如表1、表2的中國模具工業(yè)概況
表1 1995年以來中國歷年模具產(chǎn)值表
年份
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
產(chǎn)值（億元）
145
160
200
220
250
280
316
360
450
530
表2 1995年以來中國歷年模具進(jìn)出口情況表
年份
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
進(jìn)口（萬美元）
81100
91799
63000
66348
88274
97700
111174
127200
136930
181300
出口（萬美元）
4941
7000
9428
9591
13280
17374
18775
25234
33680
49100
由表可見，雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應(yīng)求，其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
2 模具材料
根據(jù)成型方法和模具使用周期（即要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量）的不同，塑料成型模具要滿足不同的需求，模具可以由多種材料制成，甚至于可以使比較特殊的材料如紙張和石膏。然而，由于大多數(shù)成型過程需要高壓，通常還有高溫條件限制，金屬迄今為止時最重要的材料，其中剛才居首位。很多時候，模具材料的選擇不僅關(guān)系到性能和最佳性價比，還影響到模具的加工方法，甚至是整體設(shè)計。
典型的例子是金屬鑄造模具的材料選擇，與機(jī)械加工模具相比，不同材料的金屬鑄造模具冷卻系統(tǒng)存在很大的差異。另外，不同的制造方法也會對材料的選擇產(chǎn)生影生產(chǎn)，原型模具的制造常常采用一些新技術(shù)，如計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)集成制造，將固體毛配制成原型模具。與以前以模型為基礎(chǔ)的方法相比，用CAD和CIM方法會更經(jīng)濟(jì)，這是因為這類模具廠家自身就能制作，而用其他技術(shù)，只能由外面的供應(yīng)商來加工生產(chǎn)。
總之，雖然模具生產(chǎn)中經(jīng)常會用到一些高性能材料，但用得最多的仍然是那些常規(guī)材料。像陶瓷這類高性能材料幾乎不能用于模具制造，這可能是因為其優(yōu)點（如高溫下性能不會改變）在模具中并不需要，相反，像燒結(jié)類陶瓷材料，具有低抗張強(qiáng)度和熱傳遞性差的缺點，在模具中也只有少量應(yīng)用。這里所用的零件不是采用粉末冶金和熱等壓工藝生產(chǎn)，而是指燒結(jié)成的多空、透氣性零件。
在很多成型方法中，都必須將行腔中的氣體排出去，人們已經(jīng)多次嘗試使用多孔金屬材料排氣。與專門設(shè)置的排氣裝置相比，其優(yōu)點是顯而易見的，尤其是在熔料前鋒處如有熔接線的地方，這里是最容易出現(xiàn)問題的區(qū)域：一方面能防止在制品表面有明顯的熔接線，還能避免溢流料等殘余物堵塞微孔。采用這類材料制造模具時，在設(shè)計和成型工藝上都會出現(xiàn)新的問題。
3 模具的發(fā)展趨勢
在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中,模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)工業(yè),許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),在很大程度上依賴于模具制造技術(shù),特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低,已經(jīng)成為衡量一個國家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一,直接影響著國民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它是計算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個新的飛躍。CAD/CAM技術(shù)的迅猛發(fā)展,軟件、硬件水平的進(jìn)一步完善,為模具工業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持,為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來了質(zhì)的飛躍,已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的最優(yōu)選擇。
??? 中國模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力，今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展，向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
3.1 模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展趨勢
21世紀(jì)模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化,追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力,滿足用戶需求。具體表現(xiàn)出以下幾個特征。
（1）標(biāo)準(zhǔn)化
CAD/CAM系統(tǒng)可建立標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫,非標(biāo)準(zhǔn)零件數(shù)據(jù)庫和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。標(biāo)準(zhǔn)零件庫中的零件在CAD設(shè)計中可以隨時調(diào)用,并采用GT(成組技術(shù))生產(chǎn)。非標(biāo)準(zhǔn)零件庫中存放的零件,雖然與設(shè)計所需結(jié)構(gòu)不盡相同,但利用系統(tǒng)自身的建模技術(shù)可以方便地進(jìn)行修改,從而加快設(shè)計過程,典型模具結(jié)構(gòu)庫是在參數(shù)化設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的,按用戶要求對相似模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改,即可生成所需要的結(jié)構(gòu)。
（2）集成化技術(shù)
現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成,更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成及人員集成,這更適合未來制造系統(tǒng)的需求?！ ?
（3）智能化技術(shù)
應(yīng)用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期(包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用)各個環(huán)節(jié)的智能化,實現(xiàn)生產(chǎn)過程(包括組織、管理、計劃、調(diào)度、控制等)各個環(huán)節(jié)的智能化,以及模具設(shè)備的智能化,也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。
（4）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實現(xiàn),各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議,信息通訊接口,系統(tǒng)操作控制策略等,是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。目前早已出現(xiàn)了通過Internet實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。
（5）多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)
未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機(jī)械科學(xué)的理論與知識,而且還用到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等知識。產(chǎn)品的開發(fā)要進(jìn)行多目標(biāo)全性能的優(yōu)化設(shè)計,以追求模具產(chǎn)品動靜態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。
（6）逆向工程技術(shù)的應(yīng)用
在許多情況下,一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計概念,而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨?要在只有產(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?而沒有產(chǎn)品圖樣的條件下進(jìn)行模具的設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品。此時需要通過實物的測量,然后利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造,這種過程就是逆向工程RE(Reverse Engineering)。逆向工程能夠縮短從設(shè)計到制造的周期,是幫助設(shè)計者實現(xiàn)并行工程等現(xiàn)代設(shè)計概念的一種強(qiáng)有力的工具,目前在工程上正得到越來越廣泛的應(yīng)用。
（7）快速成形技術(shù)
快速成形制造技術(shù)RPM(Rapid Prototyping & Manufacturing)是基于層制造原理,迅速制造出產(chǎn)品原型,而與零件的幾何復(fù)雜程度絲毫無關(guān),尤其在具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。它不僅能夠迅速制造出原型供設(shè)計評估、裝配校驗、功能試驗,而且還可以通過形狀復(fù)制快速經(jīng)濟(jì)地制造出產(chǎn)品模具(如制造電極用于EDM加工、作為模芯消失鑄造出模具等),從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費(fèi)時、高成本的NC加工,因而RPM技術(shù)在模具制造中日益發(fā)揮著重要的作用。
3.2 模具軟件功能集成化
?模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。
3.3 模具設(shè)計、分析及制造的三維化
?? 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計、分析、制造的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatron公司的Mold expert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞Mold flow公司的三維真實感流動模擬軟件Mold flow Advisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗等。
3.4 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢
?? 隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化，以及計算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。
3.5 模具標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)化趨勢
近年，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復(fù)雜、長壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。
模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。同時，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強(qiáng)物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車覆蓋件模具。中、低熔點合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外采用計算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
我國模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。? 隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內(nèi)熱流道模具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達(dá)30%左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。
4 模具技術(shù)
模具技術(shù)集合了機(jī)械、電子、化學(xué)、光學(xué)、材料、計算機(jī)、精密監(jiān)測和信息網(wǎng)絡(luò)等諸多學(xué)科，是一個綜合性多學(xué)科的系統(tǒng)工程。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細(xì)化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。
4.1 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短、成本較低的特點，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的模具制造技術(shù)，具體主要有以下一些技術(shù)?！?
(1)快速原型制造技術(shù)(RPM)。它包括激光立體光刻技術(shù)(SLA) ；疊層輪廓制造技術(shù)(LOM) ；激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)(SLS) ；熔融沉積成形技術(shù)(FDM) 和三維印刷成形技術(shù)(3D-P)等。
(2)表面成形制模技術(shù)。它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。
(3)澆鑄成形制模技術(shù)。主要有鉍錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹脂復(fù)合成形模具技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。
(4)冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。
(5)無模多點成形技術(shù)。
(6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)。
(7)模具毛坯快速制造技術(shù)。主要有干砂實型鑄造、負(fù)壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造及失蠟精鑄等技術(shù)。
(8)其他方面技術(shù)。如采用氮氣彈簧壓邊、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓單元組合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。
4.2 模具制造技術(shù)
在制造技術(shù)方面，首先是采用CAD/CAM技術(shù)，用計算機(jī)造型、編程并由數(shù)控機(jī)床加工己是主要手段，CAE軟件也得到應(yīng)用。一般均采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置。少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在高效多色注射的應(yīng)用和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面，也取得較大進(jìn)展。在精度方面，塑件的尺寸精度可達(dá)IT6~7級，分型面接觸間隙為0.02~0.025mm，模板的彈性變形為0.05mm，分型面的表面粗糙度為Ra0.2μm ，塑料模壽命已達(dá)100萬次。
CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等特點為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
4.3 注射成型工藝技術(shù)
塑料注射成型技術(shù)是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初發(fā)展起來的,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一。該法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料。在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計與制造等。
注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料-熔融塑化-施壓注射-充模冷卻-啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個循環(huán)。
4.4 模具材料及表面處理技術(shù)
模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面，常用冷作模具鋼有CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6Mo5Cr4V2，火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等；常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞典QRO80M、QRO90SUPREME等；常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國P20)、時效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2，日本PD613、PD555、瑞典一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等；覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等，大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面，其主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。
4.5 我國模具行業(yè)共性技術(shù)
模具行業(yè)在“十二五”期間需要解決的重點關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)是模具信息化、數(shù)字化技術(shù)和精密、超精、高速、高效制造技術(shù)方面的突破。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術(shù)有：
(1)建立在CAD/CAE平臺上的先進(jìn)模具設(shè)計技術(shù)，提高模具設(shè)計的現(xiàn)代化、信息化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基礎(chǔ)上的先進(jìn)模具加工技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)相結(jié)合，提高模具加工的自動化水平與生產(chǎn)效率。
(3)模具生產(chǎn)企業(yè)的信息化管理技術(shù)。例如PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及INTERMET平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用、推廣及發(fā)展。
(4)高速、高精、復(fù)合模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等。
(5)提高模具生產(chǎn)效率、降低成本和縮短模具生產(chǎn)周期的各種快速經(jīng)濟(jì)模具制造技術(shù)。
(6)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用。例如熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、虛擬技術(shù)、納米技術(shù)、高速掃描技術(shù)、逆向工程、并行工程等技術(shù)在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應(yīng)用。
(7)原材料在模具中成形的仿真技術(shù)。
(8)先進(jìn)的模具加工和專有設(shè)備的研究與開發(fā)。
(9)模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件、重要輔件的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。
(10)模具及其制品的檢測技術(shù)。
(11)優(yōu)質(zhì)、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應(yīng)用。
(12)模具生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)代化管理技術(shù)。
5 存在問題和主要差距
雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1)總量供不應(yīng)求
國內(nèi)模具自配率只有70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。
(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)均不合理
我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國外模具超過70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足30%，而國外在50%以上。2004年，模具進(jìn)出口之比為3.7﹕1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá)13.2億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國家。
(3)模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平
產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。
(4)開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳
我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機(jī)制不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)之外，還有下列幾個原因：
(5)國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠
雖然國家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國只有185家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進(jìn)步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。
(6)人才嚴(yán)重不足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少
模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進(jìn)展不快。
(7)工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低
近年來我國機(jī)床行業(yè)進(jìn)步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國外先進(jìn)設(shè)備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較妥善的解決。
(8)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差
由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細(xì)致，商品化程度低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占40﹪左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。
(9)模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后
模具材料性能、質(zhì)量和品種問題往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差，也直接影響模具水平的提高。
6 模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃
目前，我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的行列邁進(jìn)?！笆濉逼陂g，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會取得較大發(fā)展。
根據(jù)“十二五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，“十二五”期間模具產(chǎn)品發(fā)展重點主要有如下幾類：
(1)汽車覆蓋件模具
沖壓模具占模具總量的40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括為農(nóng)用車、工程機(jī)械和農(nóng)機(jī)配套的覆蓋件模具，它在沖壓模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已有一定的技術(shù)基礎(chǔ)，已為中檔轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進(jìn)口，已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大的影響著車型開發(fā)。
(2)精密沖壓模具
多工位級進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求壽命要求極高，主要為電子工業(yè)、汽車、儀器儀表、電機(jī)電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，并已引進(jìn)了國外技術(shù)及設(shè)備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，供應(yīng)總量不足，進(jìn)口很多。
(3)大型精密塑料模具
塑料模具占模具總量近40%，而且這個比例還在上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的塑封模，為電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距，總量供不應(yīng)求，每年的進(jìn)口額達(dá)幾億美元。
(4)主要模具標(biāo)準(zhǔn)件
目前國內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件主要是模架、導(dǎo)向件、推桿推管、彈性元件等。這些產(chǎn)品不但國內(nèi)配套大量需要，出口前景也很好，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展。氮氣缸和熱流道元件主要依靠進(jìn)口，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高水平，形成標(biāo)準(zhǔn)并組織規(guī)?；a(chǎn)。
(5)其他高技術(shù)含量的模具
占模具總量給8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄技術(shù)含量高，難度大。鎂合金壓鑄模具目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線橡膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡(luò)模技術(shù)難度最大。與快速成型技術(shù)相結(jié)合的一些快速制模技術(shù)及相應(yīng)的快速經(jīng)濟(jì)模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術(shù)含量的模具在“十二五”期間也應(yīng)重點發(fā)展。?
7 模具行業(yè)發(fā)展對策
隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品特采取以下發(fā)展對策：
(1)密切關(guān)注行業(yè)動態(tài)和政策導(dǎo)向，制定相應(yīng)的對策?！?
(2)依靠協(xié)會組織，結(jié)成共同聯(lián)盟，加強(qiáng)分工協(xié)作。
(3)建立企業(yè)技術(shù)中心，走產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合道路，提升自主創(chuàng)新能力?！?
(4)打破行業(yè)界限，主動調(diào)整結(jié)構(gòu)，面向新興模具市場，開拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域?！?
(5)加強(qiáng)人才培養(yǎng)，充分發(fā)揮人才在企業(yè)中的作用。
8 結(jié)語
??? 經(jīng)過這幾十年的發(fā)展,我國模具有了長足的發(fā)展,模具CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我國企業(yè)。我國研制模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進(jìn)水平。在政府的大力支持下先后出現(xiàn)了一批先進(jìn)的模具示范企業(yè),高校和企業(yè)也培養(yǎng)了一大批模具軟件開發(fā)及應(yīng)用人才。但總的來說,我國目前模具軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達(dá)國家有不小的差距。模具技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期,研制的軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軟件尚有一些差距,還沒有針對性的軟件,使用一般都是通用性軟件。但是我們不但要看清我們的劣勢,也要看到我們的優(yōu)勢。與國外軟件相比我們的優(yōu)勢是:了解本國市場,便于提供技術(shù)支持,相對價格便宜等。另外,我們有政府的大力支持,各大高校也為CAD軟件的開發(fā)培養(yǎng)了大批的人才。在這些前提下,我國模具產(chǎn)業(yè)不僅要緊跟時代潮流,跟蹤國際最新動態(tài),遵守各種國際規(guī)范,形成自己獨特的優(yōu)勢,更要立足國內(nèi),結(jié)合國情,面向國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,開發(fā)出有自己特色,符合中國人習(xí)慣的CAD/CAM軟件。
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