現代模具行業現狀與發展趨勢綜述

[摘要] 本文介紹了當前模具行業模具設計與制造技術的現狀，尤其是CAD/CAE/CAM集成技術，并對模具技術的發展趨勢做出了分析。

[關鍵詞] 現代模具設計制造CAD/CAE/CAM

一、前言

我國的模具工業的發展，日益受到人們的重視和關注，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國模具工業一直以每年15%左右的增長速度發展，2003年，我國模具總產值超過400億元人民幣。

二、現代模具的設計

將客戶提供的圖紙或計算機文件資料輸入電腦，使用CAD/CAE進行設計并做模擬實驗，得出所需要的計算機文件，在此設計過程中，系統可進行圖紙編輯。設計完成的模具零部件可使用電腦系統的實體成型功能將其顯示出來，以便觀察設計的正確性及可能需要進行優化處理，之后還可以借助系統功能進行強度、模溫、塑料流動狀態等模擬測試。如果發現設計有誤可重新修改設計。

模具CAD/CAE/CAM技術是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量。它使技術人員能借助于計算機對產品、模具結構、成形（型）工藝、數控加工及成本等進行設計和優化。

目前，世界上大型的CAD/CAE/CAM軟件系統有英國Delcam公司的系列化軟件；以色列Cimatron公司的Cimatron系統；澳大利亞Modflow公司的軟件MPA、MPX、MPI；美國PTC公司CAD/CAE/CAM集成軟件系統Pro/E；美國EDS公司的UG；美國Solidworks公司的Solidworks軟件；C-mold公司的注塑模CAE軟件C-mold；近年來，我國自主開發的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網格模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統；華中科技大學研制的軟件HSC3D4.5F；鄭州工業大學Z-mold軟件等。

三、現代模具的制造

1.CAD/CAE/CAM計算機輔助設計、模擬、制造一體化

CAD/CAE/CAM一體化集成技術是現代模具制造中最先進最合理的生產方式。使用計算機輔助設計、輔助工程與制造系統，按設計好的模具零件分別編制該零件的數控加工程序是從設計到制造的一個必然過程，該過程都是從CAD/CAE/CAM系統內進行的，其加工程序直接由聯機電纜輸入加工機臺，在編制程序時可利用系統中的加工模擬功能，將零件刀具、刀柄、夾具，平臺及刀具移動速度、路徑等顯示出來，以檢查程序編制的正確性。總之在CAD/CAE/CAM系統內編制和模擬加工程序可以充分了解發現的問題，從而在加工之前，將整套加工程序作好完善修改工作，這對于高效、準確的加工模具零件有著相當重要的意義。

2.先進設備在現代模具制造中的作用

現代模具制造的必然趨勢，就是機械加工盡可能地取代人工加工，尤其現在數控車床、多軸聯動機床、數控模具雕刻機、電火花加工機床、數控精密磨床、三坐標測量機、掃描儀等現代設備在工廠中的廣泛使用，而且這些設備大部分所用的程序基本上都是應用CAD/CAE/CAM系統產生的，操作人員工作按照規定的程序裝夾工件，配備刀具和操作，機臺就能自動地完成加工任務，并將理想的模具零件制造出來或為下一加工工序完成規定的部分。

3.模具材料及表面處理技術

因選材和用材不當，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%，因此，選用優質鋼材和應用表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。模具鋼品種規格多樣化、產品精細化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發展趨勢。

模具熱處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲、復合滲（如TD法）發展；由一般擴散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發展；另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術及電鍍（刷鍍）防腐強化等技術也日益受到重視。

四、逆向工程

逆向工程即先對制件（所加工的產品）進行掃描生成多種格式的CAD數據，再在另外的CAD/CAE/CAM軟件中進行改型設計，該技術是現代模具制造中最流行的模具制造技術。英國雷尼紹公司專門為模具制造開發生產的掃描系統，就可以成功地應用于模具制造的逆向工程中，它不僅可以改善數控機床的性能，擴大數控機床的功能，而且還能提高數控機床的效率。雷尼紹公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone 高速掃描機已被青島海爾、濟南輕騎、國家模具中心等單位開始使用。

五、總結與展望

隨著計算機軟件的發展和進步，CAD/CAE/CAM技術也日臻成熟，其現代模具中的應用將越來越廣泛。可以預料不久的將來，模具制造業將從機械制造業中分離出來，而獨立成為國民經濟中不可缺少的支柱產業，與此同時，也進一步促進了模具制造技術向集成化、智能化、益人化、高效化方向發展。