模具設計在制造業發展中起著關鍵作用。但由于我國制造業尚未規范發展,制造業整體布局不合理,導致我國模具制造技術水平相對較低。改革開放后,我國模具設計加工技術進入了快速發展階段。由于各種客觀條件的限制,我國制造業在發展過程中滿足了模具技術的實際發展需要。模具設計是制造業的主要工藝設計形式,模具的整體設計質量對我國制造業的發展起著關鍵作用,有效地促進了我國制造業的發展和建設。由于目前我國模具設計企業尚未形成規范體系,同時由于我國生產力水平較低,導致我國模具發展速度落后于其他國家。
模具的定義和類型。
模具是制造業中常見的生產工具。其工作原理是利用原材料的流動性或可塑性,通過不同的加工工藝將材料加工成與模具相同的形狀。在機械企業的生產中,主要有沖壓模具、鍛造成形模具、壓鑄模具、鑄造模具、注塑模具等。按模具結構又有單工序復模、復式沖模;按材料分為金屬模具和非金屬模具。
2模具對現代機械企業生產的意義。
產品批量生產后,模具的可靠性和穩定性非常重要。由于原材料在生產過程中需要通過加工機械的巨大外力在模具中塑形,原材料與模具腔之間會產生劇烈的摩擦,如汽車工業中應用最廣泛的沖壓工藝。如果模具的耐磨性和硬度不夠,由于模具的不斷磨損和變形,產品的質量和合格率會下降。在一些加工過程中,模具需要在高溫和巨大的沖擊下工作,如機械制造常用的鍛造模具工作時型腔表面溫度可達750℃,壓力可達2000MPa。在如此惡劣的工作條件下,模具材料有疲勞斷裂和塑形變形的危險。這也要求模具的質量在高溫高壓下穩定。因此,模具材料的選擇對機械產品的質量穩定起著決定性的作用。在現代機械制造企業中,產品從研發階段開始就離不開模具的設計和制造。新產品設計出來,要想投產,首先要確定加工工藝和工藝。而且大部分工序和加工工藝的設計都需要具體的生產模具來實現。因此,模具的設計和制造影響了新產品的研發和生產進度。再好的產品設計,沒有可行的加工工藝和配套的模具也無法轉化為真正的產品;在生產過程中,模具的質量直接影響產品的加工質量和合格率。設計合理、質量可靠的模具是大批量加工生產機械產品的質量保證。
三是模具設計加工技術的發展。
總的來說,模具設計分為10大類,包括46個小類。不同類型模具設計中使用的處理方法也有很大差異,因此需要根據實際情況選擇有針對性的加工技術??傊?,模具設計其實是一項繁瑣的工作,涉及到金屬加工、電火花加工等技術類別。此外,隨著科學技術的快速發展,數控加工技術和計算機技術逐漸應用于模具設計領域。在模具設計的個性化條件下,為了縮短模具產品的更新周期,有必要積極推進模具加工技術的改革,在保證模具設計的條件下,逐步提高模具設計的準確性,有效降低模具設計價格。
4.模具設計和關鍵加工技術。
模具作為批量生產的工具,其設計和制造都是單件生產。
國外企業率先提出模具標準化的概念。通過模具結構和零部件設計制造的標準化,可以節省模具設計和制造的時間,縮短機械企業新產品的研發周期。因此,機械企業模具標準化零件的利用率是企業在同行業競爭中脫穎而出的有力保證。
4.1借助立體印刷制模。
自20世紀80年代以來,美國一家制造企業開發了世界上第一臺立體印刷設備。立體印刷裝置推出后,在制造業中取得了顯著的影響,研究人員稱之為激光立體造型技術和激光立體光刻技術。借助立體印刷模具,需要借助CAD軟件設計模具,然后借助三維實體造型技術進行設計。模具設計方案確定后,借助計算機切片軟件切割數據模型。借助多次實驗操作,可以認識到模型設計精度與切片薄層厚度之間存在反比關系。換句話說,切片薄層越薄,數據模型的準確性越高。雖然立體印刷模型在技術上是一種創新,但在實際應用中仍然存在一些不足。一旦切片薄層越薄,數據模型的設計和制造周期就會顯著增加。因此,在實際設計過程中,需要根據實際情況合理協調薄片厚度與模型精度的關系。
4.2通過層疊實體制模。
美國海利斯公司提出了層疊實體的方法,它在實際應用中具有成本低、制??斓葍烖c。但由于我國模具設計中層疊實體的應用時間較短,因此在實際應用中仍存在一定的不足。比如模具材料的利用率很低。材料延展性低。但隨著層疊實體方式問題的逐漸暴露,與其所具備的優勢相比,它還有深入分析研究的空間,需要研究者進行深入分析。
4.3借助計算機建模系統。
在模具設計的所有加工技術中,計算機建模是整個模具設計過程的關鍵部分和過程。目前,CAD是計算機建模系統中最常用的軟件。為了深入了解計算機建模系統,筆者借助LOM法進行了案例研究。計算機建模系統的具體流程是:作者首先需要打開SolidWorks界面,提取模具設計所需的零件草圖,然后按照編輯流程進行編輯;其次,確定基準面,繪制模具零件的草圖;最后,根據模具設計目標和任務,加強特征造型與實體造型的結合,繪制模具。需要特別注意的是,模具設計完成后,設計人員需要根據實際情況確定模具材料,加強圖紙渲染。
五是未來模具設計加工關鍵技術的發展趨勢。
根據以上分析結果,模具設計和加工的關鍵技術正在向現代化和成熟化轉變。在未來的發展過程中,要想提高我國模具設計和加工的技術水平,就必須提高對其精細加工及相關技術的關注度。隨著我國模具設計加工關鍵技術向大型化、精密化方向的轉變,精密加工技術得到了快速升級。在這個階段,大多數模具設計加工技術已經基本達到納米水平,然后在各個領域的發展和建設中得到廣泛應用。此外,政府部門對模具設計和加工技術的支持不斷增加,為中國制造業的發展創造了更廣闊的空間。