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汽車開發(fā)周期從 40 個(gè)月縮短到 4 個(gè)月 一 1 模具在工業(yè)發(fā)展中的地位 采用模具生產(chǎn)零部件 具有生產(chǎn)效率高 質(zhì)量好 成本低 節(jié)約能源和原 材料等一系列優(yōu)點(diǎn) 用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度 高復(fù)雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn) 的重要手段和工藝發(fā)展方向 現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù) 水平的提高 很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平 因此模具工業(yè)對(duì)國民經(jīng) 濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來越大的作用 1989 年 3 月國務(wù)院頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè) 政策要點(diǎn)的決定 中 把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 生產(chǎn)和基 本建設(shè)序列的第二位 僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備 確立模具工 業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位 1997 年以來 又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備 列入了 當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品和技術(shù)目錄 和 鼓勵(lì)外商投資 產(chǎn)業(yè)目錄 經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn) 從 1997 年到 2000 年 對(duì) 80 多家國有專業(yè)模具廠 實(shí)行增值稅返還 70 的優(yōu)惠政策 以扶植模具工業(yè)的發(fā)展 所有這些 都充分 體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持 目前全世界模具 年產(chǎn)值約為 600 億美元 日 美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工 業(yè) 從 1997 年開始 我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具 是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備 據(jù)統(tǒng)計(jì) 在家電 玩具等輕工行業(yè) 近 90 的零件是綜筷具生產(chǎn)的 在飛 機(jī) 汽車 農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè) 這個(gè)比例也超過 60 例如飛機(jī)制造業(yè) 某型 戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬套 其中主機(jī)八千套 發(fā)動(dòng)機(jī)二千套 輔機(jī)二萬套 從產(chǎn)值看 80 年代以來 美 日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行 業(yè) 并又有繼續(xù)增長的趨勢 據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測 到 2000 年 產(chǎn)品盡件 粗加工的 75 精加工的 50 將由模具完成 金屬 塑料 陶瓷 橡膠 建材 等工業(yè)制品大部分將由模具完成 50 以上的金屬板材 80 以上的塑料都特 通過模具轉(zhuǎn)化成制品 2 模具的歷史發(fā)展 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造 但其大規(guī)模使用卻 是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的 19 世紀(jì) 隨著軍火工業(yè) 槍炮的彈殼 鐘表工業(yè) 無線電工業(yè)的發(fā)展 沖 模得到廣泛使用 二次大戰(zhàn)后 隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 它又成了大量生產(chǎn) 家用電器 汽車 電子儀器 照相機(jī) 鐘表等零件的最佳方式 從世界范圍看 當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在前列 許多模具先進(jìn)技術(shù) 如簡易模具 高效率模 具 高壽命模具和沖壓自動(dòng)化技術(shù) 大多起源于美國 而瑞士的精沖 德國的 冷擠壓技術(shù) 蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列 50 年代 模具行業(yè) 工作重點(diǎn)是根據(jù)訂戶的要求 制作能滿足產(chǎn)品要求的模具 模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn) 參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí) 對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)能缺乏真切了解 從 1955 年 到 1965 年 是壓力加工的探索和開發(fā)時(shí)代 對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力 狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋 并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于現(xiàn)場實(shí)際 使得沖壓技術(shù)在各 方面有飛躍的發(fā)展 其結(jié)果是歸納出模具設(shè)計(jì)原則 并使得壓力機(jī)械 沖壓材 料 加工方法 梅具結(jié)構(gòu) 模具材料 模具制造方法 自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌 一新 并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn) 從而使沖壓加工從儀能生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階 段 進(jìn)入 70 年代向高速化 啟動(dòng)化 精密化 安全化發(fā)展的第二階段 在這個(gè) 過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率 商壽命 高精度助多功能自動(dòng)校具 其代表是多 達(dá)別多個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模 在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既 有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī) 彎曲機(jī) 在此期間 日本站到 了世界最前列 其模具加工精度進(jìn)入了微米級(jí) 模具壽命 合金工具鋼制造 的模具達(dá)到了幾千萬次 硬質(zhì)合金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次 p 每分鐘沖壓次 數(shù) 小型壓力機(jī)通常為 200 至 300 次 最高為 1200 次至 1500 次 在此期間 為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快 用期短 如汽車改型 玩具翻新等 的需要 各種經(jīng)濟(jì)型 模具 如鋅落合金模具 聚氨酯橡膠模具 鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展 從 70 年代中期至今可以說是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí) 代 隨著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高 生產(chǎn)周期不斷加快 模具業(yè)對(duì)設(shè)備 和人員素質(zhì)的要求也不斷提高 依靠普通加工設(shè)備 憑經(jīng)驗(yàn)和手藝越來越不能 滿足模具生產(chǎn)的需要 90 年代以來 機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合 發(fā)展了 NC 機(jī)床 如數(shù)控線切割機(jī)床 數(shù)控電火花機(jī)床 數(shù)控銑床 數(shù)控坐標(biāo)磨床等 而 采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 控制的 CNC 機(jī)床提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍 近年來又發(fā)展出由一臺(tái)計(jì)算機(jī)以分時(shí)的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的 NNC 系統(tǒng) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域 包括設(shè) 計(jì) 制造 管理等 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測 到 2000 年 作為設(shè)計(jì)和制造之間 聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用 模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具 零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 要擺脫過去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的 設(shè)計(jì)方法 就必須把過去的經(jīng)驗(yàn)和思考方法 進(jìn)行系列化 數(shù)值化 數(shù)式化 作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中 因?yàn)槟＞邩?gòu)成元件也干差萬別 要搞出一個(gè)能 適應(yīng)各種零件的設(shè)計(jì)軟件幾乎不可能 但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大 模 具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律 放可總結(jié)歸納 為自動(dòng)設(shè)計(jì)提供軟件 如日本某公司的 CDM 系統(tǒng)用于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造 其中包括零件圖形輸入 毛坯展開 條料排 樣 確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn) 繪制裝配圖和零件圖 輸出 NC 程序 為數(shù)控加工中 心和線切割編程 等 所用時(shí)間由手工的 20 工時(shí)減少到 35 小時(shí) 從 80 年代 初日本就將三維的 CAD CAM 系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具 目前 在實(shí)體件的掃描 輸入 圖線和數(shù)據(jù)輸入 幾何造形 顯示 繪圖 標(biāo)注以及對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)編程 產(chǎn)生效控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平 計(jì)算機(jī)仿真 CAE 技術(shù)也取得了一定成果 在高層次上 CAD CAM CAE 集成的 即數(shù)據(jù)是 統(tǒng)一的 可以互相直接傳輸信息 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 目前 國外僅有少數(shù)廠家能夠 做到 3 模具的發(fā)展趨勢 1 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(shí)各功能模塊采 用同一數(shù)據(jù)模型 以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享 從而支持模具設(shè)計(jì) 制造 裝配 檢驗(yàn) 測試及生產(chǎn)管理的全過程 達(dá)到實(shí)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(shí)體幾何造型 復(fù)雜形體工程制圖 工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染 塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng) 復(fù)雜形體 CAM 藝術(shù)造型及雕刻自 動(dòng)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 件另外還包括 Pro ENGINEER UG 和 CATIA 等 國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性 成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模 CAD CAM 系統(tǒng) 北京北航海爾軟件有限公司的 CAXA 系列軟件 吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模 CAD CAE CAM 系統(tǒng)等 2 模具設(shè)計(jì) 分析及制造的三維化 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì) 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(jì)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(píng)價(jià)和數(shù)控加工 成形過程模擬及信息的管理與共享 舉個(gè) 例子如 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(diǎn) 從而使模具并行工程成為可能 另外 Cimatran 公司的 Moldexpert 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(jì)軟件 可進(jìn)行交互式 3D 型腔 型芯設(shè)計(jì) 模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 澳大利亞 Moldflow 公司的三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件 MoldflowAdvisers 已經(jīng)受 到用戶廣泛的好評(píng)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(shí)的智能化功能是衡量模具軟 件先進(jìn)性和實(shí)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(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面 生成與制品相對(duì)應(yīng)的型芯和型腔 實(shí)現(xiàn)模 架零件的全相關(guān) 自動(dòng)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(yàn)等 3 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(jì)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(jì) 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(shí)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(gè)月縮短到 4 個(gè)月 AA