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1 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 編號： 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文翻譯 （譯文） 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師單位： 姓 名： 職 稱： 年 6 月 3 日 第 14 頁 共 14 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 1、 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀 由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設(shè)有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個概念。生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60％左右，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1997年進口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。 1、模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上。 我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。 我國的塑料成形模具設(shè)計，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。 2、模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。 在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計與制造模具方面，無論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE進行模具方案設(shè)計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來引進的先進設(shè)備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來才開展這項工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國才剛起步。計算機輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設(shè)備簡陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識面寬、知識結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識老化，知識結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計、制造的技術(shù)水平難以提高。 3、模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。 模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識產(chǎn)權(quán)的保護。 我國的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。 4、模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術(shù)力量強，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟效益小，社會效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩?biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正?，F(xiàn)象存在。 2、 模具基本術(shù)語 1、成型腔（又稱型腔） 注塑模具是由幾部分組合在一起形成成型腔，塑料熔體注入成形腔，并在成形腔內(nèi)冷卻成型。是成形腔形成了塑件的形狀。因此，成型腔被定義為模具的成型部件。 成形腔由兩部分組成： （1）型腔，即模具的凹模部分，形成塑件的外部形狀。 （2）型芯，即模具的凸模部分，形成塑件的內(nèi)部形狀。 2、型腔和型芯 最簡單的模具包括涼快模板。一塊模板下陷成形腔，用于形成塑件的外部形狀，這塊木板被稱為型腔板。同理，型芯板上凸起的型芯加工塑件的內(nèi)部形狀。這兩塊板拼合起來，在型腔和型芯之間形成的空間就是成型腔。 3、澆口套 注塑過程中，塑料以熔融狀態(tài)從注塑機噴嘴射出，然后流過一通路進入模具成形腔。熔體流過的通路稱作主流道，其套稱作澆口套。 4、分流道和澆口系統(tǒng) 塑料熔體可能經(jīng)過澆口套直接進入模具一個或幾個型腔，或者熔體從澆口套流出，經(jīng)過分流道和澆口再進入型腔。 5、定位圈 如果想讓熔體沒有任何阻礙地進入模具，注塑機的噴嘴和模具主流道必須位于同一軸線上。為確保正確安裝，模具必須安裝在注塑機的中心部位，（我們可以）通過使用定位圈達到這一目的。 6、導(dǎo)柱和導(dǎo)套 若加工具有均勻壁厚的塑件，必須確保型腔和型芯在同一軸線，這可以依靠導(dǎo)柱和導(dǎo)套實現(xiàn)。導(dǎo)柱安裝在一塊模板上，合模是進入安裝在另一塊模板上對應(yīng)的導(dǎo)套里。 7、固定部分和移動部分 各種模具結(jié)構(gòu)（雖然不同，但均勻）可以劃分為兩個部分或部件。因此，固定在注塑機固定板的部分稱為定模部分，同理，固定在注塑機移動板的部分稱為動模部分。這樣模具被安裝在注塑機上。通常型芯安裝在動模部分，其原理如下： 塑件冷卻后開模，由于熔體的收縮作用使塑件緊緊地包在行星上，這與型芯是安裝在定模部分還是動模部分無關(guān)。然而塑件包緊在型芯上意味著必需使用某種形式的推出系統(tǒng)。如果型芯安裝在動模部分，推出系統(tǒng)運動的動力很容易獲得，此外，但型腔模具中，熔體直接進入模具內(nèi)部，型腔必須固定在定模部分，型芯必然安裝在動模部分。 8、型腔和型芯的安裝方法 現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道型芯通常安裝在動模部分，型腔安裝于定模部分。然而，型腔和型芯在模具內(nèi)的安裝方式有多種。這里介紹兩種方式供選擇：（i）整體式，型腔和型芯均由一塊鋼板制成，形成模具結(jié)構(gòu)的一部分；（ii）型腔和型芯由小塊鋼板或鋼塊坯料加工，稱為鑲件，鑲裝在支撐板上。選擇哪種（型腔和型芯的）安裝形式在模具設(shè)計中十分重要。不過，不論選擇哪種方式，最終結(jié)果是相同的。不論哪種設(shè)計，包含型芯的模板或組合件被稱為型芯板，包含型腔的模板或組合件被稱為型腔板。 9、型腔制造 當(dāng)決定制造一個模型時，沒有額外工具制造費用，成本通過生產(chǎn)具體量零件來進行預(yù)測。有時，超過了預(yù)計的數(shù)量；有時，他們供不應(yīng)求，為了滿足需要，昂貴的修理成為必須的。 通過機械的，磨的，或者電子發(fā)射機械地來制造腔，有一個固定的動力來提高金屬遷移速率，切割工具正如金屬工具已經(jīng)被發(fā)展成為更重要的和更快的切割；為了每次能得到更深的切割口，磨制的輪子用特殊的剛來定做；為了在加快的等速下燃燒金屬EDM機器已經(jīng)被提高（改進）。已經(jīng)完全的意識到更快的金屬遷移速率導(dǎo)致更多的電子產(chǎn)生，但是同時它已經(jīng)被意識到更新的腔制造與產(chǎn)生較多的熱量有關(guān)。如果沒有減輕能引起早期的失敗，還直接與更高的壓力有關(guān)。 金屬鋼謹(jǐn)慎的供應(yīng)者反對制造壓力和堅強地勸告壓力-救助的操作，當(dāng)鋼將被熱處理時，鋼是熱處理和預(yù)先加熱周期的部分熱處理規(guī)格，然后金屬出去壓力將被消減。 多數(shù)的腔是用變硬的鋼制成的。因此，不必進行熱處理。對于那些腔在立即制定之后，一個緩解壓力的操作將被實施。對于每英寸鋼厚環(huán)節(jié)壓力溫度作為一個規(guī)則大約是100°F，低于調(diào)好的熱量，大約持續(xù)30min，對于鋼的制造者，最好檢查緩解壓力的熱量。 鋼的制造者已經(jīng)強調(diào)了關(guān)于制造壓力的信息，但是對于一些原因還沒有得到應(yīng)有的關(guān)注。因為一個工具成型應(yīng)該包括一個工具元素的所有需要，對于符號應(yīng)該有合適的位置，例如下面： 符號：為了熱處理的鋼：“符號：使用預(yù)先加熱和使變硬到RC ____。 符號：為了預(yù)先變硬的鋼：“符號：壓力緩解@___oF，大約每___英寸厚度為___小時。 每一個努力應(yīng)該是已制成的到排除問題的看不見的來源, 即, 制作壓力。型腔通過各種工序來生成。這個過程被決定，首先是在腔能夠產(chǎn)生于所期望的作后結(jié)果時，而用最低的費用。其他的因素包括從一個腔到另一個腔，再生產(chǎn)的精確性，表面完成的質(zhì)量，耐久性和可修補性。通常的，為了滿足所有的具有的需要，可利用許多工序的結(jié)合，最普通的工序過程可在下面的部分進行討論。 特別地，封閉鑄造也許被在應(yīng)用中考慮，在腔的數(shù)量大于6，尺寸公差在±0.005的范圍內(nèi)。它一般是可以修改的，對于復(fù)雜形狀核不規(guī)則構(gòu)型，除此之外，高度修飾的表面，很難從普通工藝中獲得，這些修飾性表面，也許有一個木制的顆粒，皮革的顆?；蛘哌m合于操作夾子的結(jié)構(gòu)表面等等。 幾乎任何鋼合金或者以屏遮掩的鋼合金能鑄造成大小和熱處理成任何期望的金屬硬度，這是在合金鑄造的范圍內(nèi)實現(xiàn)，一個對比性成本評價將在任何情況下幫助封閉進展當(dāng)大多數(shù)人生產(chǎn)和從儲處的那些相同量的時候，封閉鑄造工具制造，例如：它能有自由孔，合適的硬度，彼此一致。在那時間元素是一個因素，能以日代周，在這個過程中制造腔的重量和750lp差不多。 封閉鑄造方法引起制造低熔點材料的模型。例如：石蠟，塑料或者冰凍水銀，這個模型是期望腔制造的一種再生產(chǎn)，當(dāng)鑄造準(zhǔn)備為基礎(chǔ)襯墊物，它適合允許的收縮量，正如為金屬傾掉的澆注系統(tǒng)，完成的模型浸在難融材料的融漿里，然后包裹在封閉的材料里。也許是灰泥或者高耐火性能的陶瓷材料。隨著包裹的封閉完全建立，模型在加熱的烘爐中移到溶解的可溶的材料里，然后使之完成。收回融化的材料以備繼續(xù)使用。模塑或者封閉鑄造在佳人過程中完全干燥。完成這些步驟之后，封閉在準(zhǔn)備為傾掉的金屬加熱在1000°到2000°F，前加熱溫度由被傾掉金屬的種類來規(guī)定。當(dāng)傾掉完成后，金屬固化體產(chǎn)生，封閉物質(zhì)從自由澆口出脫離，為了口的移動和清洗。 對于腔的制造和可熔性材料的中心部分滑塊是一個中間的步驟，這些模型滑塊在模具里鑄造是這個過程的起點，起點模型包括部分腔或者中心部分，中心部分在分界線寬正如附件的制造部分等等，都將被建成圍繞部分腔和中心部分，因此形成所需要的形狀作為完成的制造。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，航空工業(yè)的蒸氣渦輪機葉片封閉的鑄造工藝就已經(jīng)發(fā)展到了商業(yè)界，以至達到更高的精確度和質(zhì)量，渦輪機葉片是由難的或者不可能被鍛造的合金制造。結(jié)果是，在封閉的鑄造過程中已經(jīng)發(fā)展了精練，那是對模具制造領(lǐng)域非常有價值的。這些改進大部分是在封閉材料領(lǐng)域中，為了在鑄造物上保持更金的公差這個目的。一些模具廠已經(jīng)具備這個能力為他們自己的能力，在它們規(guī)則制造便利的一面來生產(chǎn)封閉鑄造物。 3、 澆注系統(tǒng) 在注塑模中，連接注塑機噴嘴和各個型腔的流動通道是什么必要的，這種進料通道稱為澆注系統(tǒng)。通常，澆注系統(tǒng)由主流道，分流道和澆口組成。這些術(shù)語應(yīng)用在相應(yīng)的進料通道本身，以及取出塑件是從進料通道中一同取出的澆注系統(tǒng)凝料。 1、主流道 主流道是將熔融塑料從注塑機噴嘴傳遞到模具型腔的通道。主流道是澆口套的一部 分，澆口套是獨立于模具的單獨零件。 2、分流道 分流道是引導(dǎo)熔融塑料進入模具型腔的通道。 3、澆口 澆口是熔融塑料進入型腔的入口。澆口有以下作用：約束熔體流動，引導(dǎo)熔體的流動方向，使分流道和塑件末端易于分離，快速冷卻固化防止熔融塑料充滿型腔后倒流。 4、冷料井 冷料井正對著主流道。理論上，冷料井的作用是用來存在（塑件）冷卻和推出過程中注塑機噴嘴處所形成的熔體前鋒冷料。也許冷料井更重要的作用是開模時幫助澆道凝料脫出澆口套。 塑件成型后，主流道，分流道和澆口部分凝料將被廢棄。但是，分流道和澆口在塑件質(zhì)量和成本方面有著重要影響。 4、 分型面 分型面是指形成模具型腔的兩塊相合模板的接觸表面，這兩塊模板形成一個密封型腔，防止熔融塑料從型腔中溢出。分型面分為兩種形式：平面分型和非平面分型。 分型面的形狀完全取決于塑件的形狀。設(shè)計分型面是需進一步考慮塑件的脫模問題。許多塑件必須在非平面或曲面上確定分型線。若分型面不是平面，在某些設(shè)計中需要考慮不平衡力的問題。塑料熔體在壓力作用下進入模具型腔時產(chǎn)生的脹模力有迫使模具沿橫向分開的趨勢，如果這種情況發(fā)生，塑件表面將產(chǎn)生飛邊。模具兩部分之間的相對運動受到導(dǎo)柱限制，但即使這樣，由于脹模力較大，需要在斜分型面對面采取措施，來平衡脹模力，因此，鏡像斜分型面的模具型腔，并擴延至整個模具。設(shè)計這類模具時，這種平衡設(shè)計形式很實用，因為一部分型腔位于模具中心線另一側(cè)，可以平衡模具的受力狀況。 5、 模具冷卻系統(tǒng) 注塑生產(chǎn)的基本原理是把高溫熔體注入模具型腔，熔體在型腔內(nèi)迅速冷卻到固話溫度，并保持一定形狀。由于模具溫度在一定程度上控制塑件的整個成型周期，因此在生產(chǎn)中非常重要。熔體在高溫模具內(nèi)流動順暢，但固化塑件推出前，一定的冷卻階段是必不可少的。另一方面，熔體在溫度較低的模具中固化較快，但有可能造成塑件末端填充不滿。因此必須在這兩種對立的條件中選擇一個平衡點，以獲得最佳的生產(chǎn)循環(huán)。 模具的工作溫度與幾種因素有關(guān)，包括成型材料的等級與類型、熔體在型腔內(nèi)的流動路線、塑件壁厚以及澆注系統(tǒng)長度等。使用比充模要求稍高的溫度住宿比較有利，這樣生產(chǎn)的塑件熔接痕少、流痕不明顯，其他缺陷也比較少，因此，提高了塑件表面質(zhì)量。 為保持模具和塑料熔體之間所需的溫差，水（或其他液體）在模具上的通道或通孔中循環(huán)。這些通道或通孔稱為流道或水道，整個水道系統(tǒng)稱為循環(huán)系統(tǒng)。 在充模階段，溫度最高的熔體位于進入口，即澆口附近；溫度最低的熔體位于距進入口最遠(yuǎn)的地方。冷卻介質(zhì)在模具內(nèi)循環(huán)時，介質(zhì)溫度將升高。因此，為使塑件表面獲得均勻的冷卻速率，冷卻通道的路口應(yīng)開設(shè)在高溫塑件附近，受熱后冷卻介質(zhì)溫度升高，出口開設(shè)在低溫塑件附近。然而由下面討論可知這種理想狀態(tài)并不總是可行的。為避免不必要的模具費用，設(shè)計者往往憑借經(jīng)驗設(shè)計冷卻通道。 冷卻水或其他冷卻介質(zhì)回路所需的部件在市場上就可以買到。這些部件通過軟管與模具連接在一起，通過這些部件形成的冷卻回路模具溫度便控制在要求的范圍內(nèi)。但是，使用這種直接與冷水相連的冷卻回路是不可能精確控制模具溫度的。 為模具提供適合的冷卻系統(tǒng)是設(shè)計者的責(zé)任。通常，最簡單的冷卻系統(tǒng)是在模板上縱向鉆出通孔。然而，對于精密模具，這不是最有效的冷卻辦法。 然而，使用鉆孔的方式加工冷卻水道時，冷卻通道與塑件的距離一定不能太近即距離小于16mm，如果距離太近，有可能引起整個型腔的溫度發(fā)生改變，使塑件出現(xiàn)問題。 由于冷卻通道不能距離同一模板上任何其他的孔道太近，這使得冷卻回路的布局通常比較復(fù)雜，可以想到模板上存在大量的孔道或凹陷，用來安排推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、澆口套以及鑲件等。冷卻通道與其他孔道之間的安全距離為多遠(yuǎn)，很大程度上取決于所需的冷卻通道的鉆入深度。流道深度較深時，鉆頭有偏離預(yù)定加工路線的趨勢。常用的規(guī)格是鉆入深度達到150mm的冷卻水道與其他孔道距離不小于3mm，比這更深的流道所需的距離增加到5mm。 為獲得最佳的冷卻回路，設(shè)計初期就考慮冷卻回路的位置不失為一種好辦法。其他模具零件，如推桿、導(dǎo)套等，根據(jù)需要確定安裝位置。 6、 利用CAD/CAM設(shè)計 盡管CAD/CAM制造商和供應(yīng)商正在致力于（應(yīng)付）摸具設(shè)計者在使用軟件時要面對的各種挑戰(zhàn)，這些設(shè)計者們?nèi)匀灰朔芏鄦栴}。Protomold有限公司—一個快速注射模具成型公司—的資深質(zhì)量工程師Kevin Crystal 報告說他面對的最大挑戰(zhàn)是文件轉(zhuǎn)換和生成草圖曲面。“IGES、STEP等（標(biāo)準(zhǔn)）在不同CAD軟件包間實現(xiàn)（轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時）還不是無可挑剔的”他解釋道，“有些軟件包創(chuàng)建的模型很糟糕，有些（創(chuàng)建的）還湊合，（也）有些（創(chuàng)建的）是相當(dāng)可靠的，但是就我所知沒有一個是完美的。而且，草圖能在表面上引起的微妙的改變，如果你不明白正在發(fā)生什么的話，就會有下面的兩件事情之一發(fā)生：你的CAD軟件包（如果它很好用）會告訴你它不能生成草圖，或者你的CAD軟件包將會生成有內(nèi)面的、細(xì)線裂縫或其他缺點的幾何體?！? 適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)是Unity Mold LLC 的總經(jīng)理Jack Mason 面臨的一個問題。Unity Mold LLC是專用于成型特殊的材料如不銹鋼、陶瓷制品以及各種定位夾具的精密模具的供應(yīng)商。Mason 發(fā)現(xiàn)再培訓(xùn)是設(shè)備/軟件進化挑戰(zhàn)的結(jié)果。 優(yōu)良的技術(shù)支持是供應(yīng)商在三個（需要考慮的）因素中最重要的。精密模具的Holby也需要最新的信息，而且他打出的電話應(yīng)及時回復(fù)。Unity 模具的Mason 也需要他的回應(yīng)速度快且質(zhì)量高。 雖然CAD/CAM的挑戰(zhàn)并不明確，但國外的競爭（尤其是國外的供應(yīng)商）或許是現(xiàn)在的磨具制造商面臨的（最大的）挑戰(zhàn)。結(jié)果，國內(nèi)模具制造商需要帶給客戶更大的實惠（而不僅僅是低成本的模具）—比如快速轉(zhuǎn)變、摸具質(zhì)量和產(chǎn)品/進程的顧問。當(dāng)今的CAD/CAM軟件支持模具制造商在各個領(lǐng)域的努力。 當(dāng)然，隨著員工變老、退休，他表現(xiàn)出來的經(jīng)驗和水平也會降低。CAD/CAM系統(tǒng)正在開始利用基于知識的技術(shù)獲得雇員的經(jīng)驗和技術(shù)，以便使這些經(jīng)驗和技術(shù)能被參考和再利用。雖然現(xiàn)在獲得信息的水平仍相當(dāng)?shù)暮唵?，但對于很多制造商來說它還是很有價值的資產(chǎn)。 過去，模具、工具和沖模工作時常需要選擇一個CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)擅長加工型腔和型芯，但不能加工模具底座部分各部分，比如溝槽、流道、冷卻管線、頂出裝置和定位環(huán)等。模具制造商必須摸索用不適合這些特征的CAD系統(tǒng)試著制造這些部件，或者用一個獨立的CAM系統(tǒng)為其編程。越來越多的CAM系統(tǒng)具有了能夠滿足模具制造商廣泛需求的功能。 鑒于時間壓力，許多公司沒有時候探究他們擁有的軟件提供的所有工具。在許多情況下，能夠顯著縮短開發(fā)時間的軟件工具并不起作用，而這只是因為使用者沒有時間學(xué)習(xí)它們。 通常，模具公司已有但沒有利用的補充工具會使工作進程更加有效。以自動進給速率的最優(yōu)化為例—可能(能完成這個工作的)工具（早）已經(jīng)（包含）在你的軟件中了。該技術(shù)用多種方式讓使用者獲益，舉例來說，它可以避免設(shè)備的磨損和斷裂，能提供較好的表面質(zhì)量，能夠優(yōu)化進給速度并最大程度的利用機床。最后，真正的價值可以用美元來衡量，（這些美元）是通過減少模具制造的時間（節(jié)約來）的。 高速加工將高進給速率、高主軸轉(zhuǎn)速、特種工具及特種工具運動結(jié)合起來，以產(chǎn)生更快的回轉(zhuǎn)并獲得好的表面光潔度。進給速度的最優(yōu)化使得用戶干同樣工作時能采用最高效的、變化的進給速率，可以節(jié)省更多的時間、（減少了）刀具磨損并節(jié)約了資金。 想確保你的軟件投資的最大化依賴于賣給你軟件的本地經(jīng)銷商，他們將幫助你最大程度的使用你購買的軟件。好的經(jīng)銷商會快速給你指導(dǎo)并給你指明正確的方向。 為了在高度競爭的環(huán)境中成功，模具制造商在決定使用哪一種軟件之前，要在建立最有效率的程序和消除操作瓶頸方面投資。 第二個難題聚集在型芯、型腔和電極的加工上。公司需要快遞的加工生產(chǎn)，這些零件3D模型的設(shè)計能夠在整個生產(chǎn)過程中節(jié)省時間。 所以現(xiàn)存的刀具路徑驅(qū)動器驅(qū)動刀具進入（工件）拐角，在拐角處刀具和材料的接觸面積增大，從而使機床載荷顯著提高。為了補償這一缺陷，程序員被迫綜合使用較小的刀具進給布長、較淺的切削深度、較慢的主軸轉(zhuǎn)速以及進給速率。當(dāng)然，這就造成了加工時間的延長和成本的提高。 首先，確保系統(tǒng)可以處理翻譯過來的幾何圖形。引入數(shù)據(jù)的再利用是操作過程中很重要的一部分。系統(tǒng)必須再利用那些可能創(chuàng)建在與之不同公差系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)—允許有小的但不會引起建模和加工系統(tǒng)沖突的數(shù)學(xué)錯誤。系統(tǒng)修復(fù)有拓補關(guān)系問題的幾何圖形的能力是提高生產(chǎn)能力的一個重要工具。 （應(yīng)該）將你的CAD/CAM投資向著開放型的解決方案發(fā)展。建立在通用幾何建模引擎基礎(chǔ)上的CAD/CAM系統(tǒng)能夠100%的兼容和共享幾何體，而且不用進行數(shù)據(jù)翻譯。 對模具制造商來說越來越重要的，且與CAD/CAM密切相關(guān)的另一個改進領(lǐng)域是支持協(xié)作的工作領(lǐng)域。摸具設(shè)計和制造的主要問題是由轉(zhuǎn)包商鎖承包的—經(jīng)常遠(yuǎn)離產(chǎn)品OEM。支持OEM、摸具設(shè)計者、制造者、獨立的工具生產(chǎn)商之間的相互合作在速度和成本控制的全球化的商務(wù)環(huán)境中是非常重要的。通常這種合作關(guān)系得到支持很少，（因為）只是通過基本的數(shù)據(jù)傳輸方法、簡陋的討論問題方式以及實時的設(shè)計和模型實現(xiàn)的。而這正在改變。 CAD/CAM軟件在這一情節(jié)中起重要作用。模具生產(chǎn)商將會持續(xù)使用CAD/CAM軟件包，不僅能夠與相關(guān)部門的技術(shù)改進保持一致，而且能夠促進自己成為新技術(shù)的采用者。利用前沿技術(shù)是非常重要的。 再者，專業(yè)化是至關(guān)重要的。磨具制造過程是非常特殊的，同時又是一個由許多部分混合組成的，包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入、分析、3D設(shè)計、2D繪圖、2至5軸銑削、先切割、電火花加工以及數(shù)據(jù)輸出。我們相信這些難題會被處理并（最終）被解決，（解決的方法）可以通過選擇在整個過程有可行性經(jīng)驗的CAD/CAM供應(yīng)商（來實現(xiàn)），包括發(fā)展前沿技術(shù)和提供優(yōu)良的客戶支持。在這點上，一種有效的技術(shù)支持對客戶來說是非常重要的，即建立一個有效的循環(huán)機制：只有深知用戶的日常需求才能把研究和開發(fā)導(dǎo)入正確的方向。 這樣，當(dāng)選擇CAD/CAM(系統(tǒng))銷售商時，要確定找以為愿意花時間理解你的公司面臨的難題并且愿意同你密切合作來為你的公司找到最好方法的人。銷售商應(yīng)該同你密切聯(lián)系以確保最新設(shè)備—還有加工技術(shù)—是可用的。要實現(xiàn)在最短時間內(nèi)克服設(shè)計難題并(把方案)提供給客戶，做適合正確的CAD/CAM投資是至關(guān)重要的。 7、 高速加工和現(xiàn)代模具制造 目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機床大面積取代電火花機床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)廠機床的60%以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。 1．高速加工在模具制造中的應(yīng)用 （1）高速切削的優(yōu)點： 1） 刀具的高轉(zhuǎn)速和機床的高進給以及高加速度，大大提高金屬切除率； 2） 高速切削減小切削力； 3） 高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少； 4） 高速切削減少振動，提高加工質(zhì)量； （2）高速加工應(yīng)用于模具加工的效益 1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率； 2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明質(zhì)量高，形狀精度提高，比EDM加工提高效率50%，減少手工修磨； 3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度，(不僅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復(fù)雜表面的加工更具優(yōu)勢； 4） 避免EDM加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命20%； 5） 結(jié)合CAD/CAM技術(shù)快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類電極。 （3）采用高速切削加工模具需要解決的問題 在國內(nèi)，由于資金、技術(shù)等方面的原因，應(yīng)用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在機床、刀具、工藝以及其他方面的一些問題需要逐步解決。 缺點是加工成本高，對刀具的使用有較高的要求，不能使用過大的刀具，要有復(fù)雜的計算機編程技術(shù)做支持，設(shè)備運行成本高。 2.加工模具的高速加工機床 模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機床等。許多機床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠機床的60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有50億元的固定資產(chǎn)投入，其中80%是購買模具加工設(shè)備，也就是說每年有40億元人民幣要購買金切機床。目前我國數(shù)控機床的平均利用率大約20%，高速機床的利用率3～5%。模具企業(yè)也有相當(dāng)?shù)膯挝毁徺I高速機床，從6000～40000rmp的都有。 （1）高速機床的技術(shù)參數(shù)要求 加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機床一般要達到15000～20000rmp。通常主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以下的機床可以進行粗加工和半精加工，達不到精加工的精度；無法達到400m/min以上的切削速度。 （2）五軸機床的應(yīng)用增加趨勢 1）加工路線靈活，表面形狀復(fù)雜； 2）加工范圍大，適合多種類型模具加工； 3）切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命； （3）購買CAD/CAM軟件和高速機床配套 據(jù)統(tǒng)計，每年有幾十億美元用于進口機床，大部分電加工機床和高速機床需要進口。 3.高速切削模具的刀具技術(shù) 高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進展促使了高速加工的發(fā)展。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,其硬度可達3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD)其硬度可達6000～10000HV。近年來德國SCS、日本三菱(神鋼)及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問題不再會出現(xiàn)在刀具上。 但是，進口刀具的昂貴價格也阻礙高速切削模具的重要因素。 一般來說,刀具以及刀夾的加速度達到3g以上，刀具的徑向跳動要小于0.015mm，而刀的長度不能大于4倍的刀具直徑。根據(jù)SANDVIK公司的實際統(tǒng)計，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀(58HRC)進行高速銑削時,粗加工刀具線速度約為100m/min,而精加工和超精加工時,其線速度超過了 280m/min。這樣對刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑性能、表面精度、動平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗，采用小直徑球頭銑刀進行模具精加工時，線速度超過了400～800m/min。選擇足夠高速度的機床硬切削模具精加工。Delcam 采用0.8mm直徑的刀具加工窄槽，轉(zhuǎn)速40000rpm，0.1mm深度，進給速度30m/min。. （1）選擇刀具參數(shù)，如負(fù)前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能力強； （2）采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。 （3） 采用高速刀柄，目前應(yīng)用最多的是HSK刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動平衡； （4）當(dāng)前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術(shù)方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務(wù)會幫助解決很多問題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)。 4.提高高速切削模具效率的工藝技術(shù) （1）刀具直徑和長度的選擇 （2）HSM和EDM的選擇 （3）干切削和潤滑冷卻 （4）進給選擇：通常進給量< 銑刀直徑10%，進給寬度< 銑刀直徑40%。 國外高速銑削加工零件材料質(zhì)量較，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標(biāo)準(zhǔn)做試驗；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用他們的刀具，與國內(nèi)的零件材質(zhì)有一定的區(qū)別,在高速銑削時,這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應(yīng)用，但有些效果就比較差。而國內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標(biāo)準(zhǔn),所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質(zhì)，一般會局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對我們應(yīng)用高速加工技術(shù)也提供了有利的條件，會在較少的加工材料范圍內(nèi)應(yīng)用。這里要強調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。選用國產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)的,有必要做試驗,取得比較滿意的參數(shù),最好選用固定的刀具生產(chǎn)廠家,減少試驗的次數(shù),形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以提高設(shè)備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可以取得較好的經(jīng)濟效益。 5.高速切削的加工刀具路徑和編程 1）平面進給路徑選擇 2）輪廓加工路徑選擇 3）保持切削載荷平穩(wěn) 4）保持相對平穩(wěn)的進給量和進給速度 5）在平面切削中保持園拐角 6）合理選擇精加工余量 HSC精加工對CAM的編程要求：1）盡量避免拐角的銑削運動；2）盡量避免工件外的進刀與退刀運動，直接從輪廓進入下一個深度。或者采用螺旋線或斜向進給切入； 3）恒定每刃進給，提高質(zhì)量，延長刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削CAM軟件：Delcam 公司幾年前就開始了高速切削加工編程技術(shù)的研究，開發(fā)了高速切削自動編程軟件模塊；最近，MasterCAM 公司也開發(fā)了高速切削自動編程軟件模塊；國內(nèi)北航海爾也在開發(fā)高速切削自動編程軟件模塊； 6.高速機床數(shù)控系統(tǒng)的特點 1）高速數(shù)據(jù)處理 2）拐角預(yù)測處理 3）NURBS非有理樣條插補曲線加工 7.高速切削模具的安全問題 1）刀具磨損和破壞的監(jiān)測； 2）刀片連接的強度； 3）和普通機床加工不同，安全防護和開機前對機床和刀具的嚴(yán)格檢查非常重要。 8.目前我國在采用高速加工模具技術(shù)中存在的問題 （1）機床 1） 國產(chǎn)高速機床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿足要求。包括電主軸的功率和轉(zhuǎn)速，進口機床價格高； 2） 機床的高速下動態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機的性能； 3） 五軸機床還不夠成熟，進口機床價格太高； 4） 配套技術(shù)和設(shè)備還不完全。 （2）刀具： 1） 國產(chǎn)刀具還不能夠適應(yīng)高速切削的應(yīng)用，特別是高速硬切削光整加工。進口刀具價格高。刀具技術(shù)是影響高速切削加工模具的一個重要因素。 2） 配套技術(shù)還不夠，包括刀柄、成套在線動平衡等。 （3）高速模具加工工藝技術(shù)及實驗 1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗積累； 2） 對高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項比較困難； 3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫或手冊，目前還是空白； 4） 模具生產(chǎn)廠家對高速切削的認(rèn)識不夠，缺乏長期效益的分析對比； （4） 缺乏高速切削自動編程軟件； （5）缺乏五軸聯(lián)動高速切削自動編程CAM軟件。 模具市場對高速加工有強烈需求，但是技術(shù)跟不上。起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個方面力量推動高速切削在模具制造中的應(yīng)用。我們希望，通過各方面的努力，在市場需求的推動下，通過技術(shù)進步，像汽車、機床、家電一樣，在不遠(yuǎn)的將來，我國不但要成為模具生產(chǎn)大國，而且要成為模具生產(chǎn)強國。