現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張萬東

摘要：近年來，全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國正成為世界制造業(yè)的重要基地。據(jù)權(quán)威報告，中國已成為世界第一制造大國。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備，國民經(jīng)濟基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)將直面競爭的第一線。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代模具;設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

一、模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性

模具是一種有一定形狀與尺寸的型腔工具，與模具內(nèi)各種系統(tǒng)或輔助機構(gòu)配合使用，將各種高溫液態(tài)的材料（塑料或金屬合金等）填充至模具型腔內(nèi)，即可生產(chǎn)出具有特定的形狀、尺寸、功能和質(zhì)量的工業(yè)零件。在電子、汽車、電機、儀器、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件依靠模具成型。用模具生產(chǎn)出來的零件其高精度、高復(fù)雜度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗是其他加工工藝所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界的模具年產(chǎn)值約有600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)產(chǎn)值;從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。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，在國際上被稱為“工業(yè)之母”，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著毋庸置疑的關(guān)鍵作用。

二、現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)的未來發(fā)展展望

2.1多集成化

現(xiàn)代的模具設(shè)計技術(shù)，應(yīng)當打破以往陳舊的單一化發(fā)展模式。同時，將管理技術(shù)、人力資源、技術(shù)應(yīng)用都整合在其中，實現(xiàn)多集成化趨勢發(fā)展。多集成化的概念，主要表現(xiàn)在學(xué)科的綜合性，模具設(shè)計不要只局限于模具設(shè)計與機械化科學(xué)理論之中，而應(yīng)當是集控制學(xué)理論、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)等眾多的理論為一體的集中化現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)。

2.2多智能化

從產(chǎn)品的設(shè)計到模具的設(shè)計，從模具制造到后期的產(chǎn)品成型。在現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展中，將會實現(xiàn)全程的智能化操作。同時，模具的設(shè)計與相關(guān)的操作者，都能夠在相關(guān)的科學(xué)理論指導(dǎo)下，實現(xiàn)人機的一體化操作，切實的提高模具設(shè)計與制作環(huán)節(jié)的實際工作效率。

2.3網(wǎng)絡(luò)化

在現(xiàn)代的模具設(shè)計技術(shù)中，應(yīng)用最多的就是相關(guān)的設(shè)計軟件。那么，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，模具設(shè)計環(huán)節(jié)所應(yīng)用的技術(shù)性軟件也會不斷的更新升級。那么，現(xiàn)代模具設(shè)計同各類網(wǎng)絡(luò)化軟件的應(yīng)用，能夠極大的提高模具的設(shè)計技術(shù)，設(shè)計出最具創(chuàng)造性的模具產(chǎn)品，為模具生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的經(jīng)營效益。

2. 4三維化

隨著工業(yè)化的發(fā)展，對模具的設(shè)計技術(shù)要求也會不斷的提高。而原有的二維化模具設(shè)計，已經(jīng)無法滿足模具設(shè)計的現(xiàn)實需求。在一定程度上，也無法與集成化與現(xiàn)代化的生產(chǎn)技術(shù)相適應(yīng)。因而，現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)的未來發(fā)展趨勢，將會實現(xiàn)制造、分析與設(shè)計三維化的模具設(shè)計。而隨著無紙化現(xiàn)代模具設(shè)計軟件的進一步發(fā)展，三維數(shù)字化的模型也終將形成與發(fā)展。并且，應(yīng)用于實際的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)CAE分析、信息共享與和集中化管理、成型過程的模擬、數(shù)控加工、模具可制造性的實時評價等。

2.5產(chǎn)品的數(shù)據(jù)化管理

所謂的產(chǎn)品數(shù)據(jù)化管理，即PDM。它是用于管理產(chǎn)品的零部件信息、權(quán)限信息、結(jié)構(gòu)信息、CAD文件信息、文檔信息、配置信息等，并對所有系那個過產(chǎn)品的過程，如管理運行與過程定義等，進行管理的一種數(shù)據(jù)化信息管理技術(shù)。在一定程度上，PLM將是現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)必然的發(fā)展趨勢，也終將引領(lǐng)現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)發(fā)展的新空間。不僅能夠有效的提高模具的生產(chǎn)效率，還恩能夠夠更為合理的管理產(chǎn)品實際的生命周期，有效的提高數(shù)據(jù)、圖紙與文檔的實際利用率，規(guī)范化整體的工程流程。

三、模具設(shè)計的內(nèi)容

3.1制品工藝分析與設(shè)計

在設(shè)計制品時，應(yīng)使其具有良好的成型工藝性，因為良好的工藝性可以減少材料的消耗，使工序減少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命提高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等。設(shè)計時，一般先提出各種可行的成型工藝方案，然后綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造和壽命、工藝成本、操作、安全等方面，確定最佳的成型工藝方案。最后，根據(jù)確定的成型工藝方案和制品的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件等，選定模具類型及結(jié)構(gòu)型式，并進行必要的設(shè)計計算。

3.2模具成型零件設(shè)計

模具成型零件主要是指模具上與制品形體相吻合零件，即模具凹模和凸模或者成型鑲件。模具成型零件的設(shè)計通常是指凸模和凹模上的型芯和型腔的設(shè)計，要求型芯和型腔的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、精度等都必須與合格制品及其生產(chǎn)要求一致。

3.3模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）精度的設(shè)計：模具精度主要指模具及其各零部件之間的位置精度、形狀精度、尺寸精度、配合精度、導(dǎo)向精度等。模具精度設(shè)計是指在模具設(shè)計時，通過進行嚴格的尺寸、精度等的設(shè)計及計算，來保證最終模具的各種精度及可靠性。2）導(dǎo)向裝置的設(shè)計：模具運動方向的導(dǎo)向，是由導(dǎo)向裝置來保證的。同時，導(dǎo)向裝置對模具間隙的均勻性，精確合模運動還起定位的作用。常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)柱與導(dǎo)套組成的導(dǎo)向裝置（含滑動和滾動配合），導(dǎo)板導(dǎo)向裝置（含一般導(dǎo)板副和自潤滑導(dǎo)板副），滑塊與導(dǎo)軌組成的斜抽芯導(dǎo)向和沖模送料的導(dǎo)料板導(dǎo)向等四種。3）脫模、卸料與抽芯的設(shè)計：注塑模與壓鑄模的脫模，通常采用在型面上設(shè)計拔模斜度，同時在定模上設(shè)置頂件機構(gòu)。沖模的卸料，通常采用在凹模上設(shè)計漏料孔漏料，在凸模上設(shè)計打料機構(gòu)或設(shè)計氣孔以及用壓縮空氣吹料等方法。注塑模與壓鑄模的抽芯機構(gòu)，通常采用斜楔抽芯機構(gòu)、液壓缸抽芯機構(gòu)以及齒輪機構(gòu)等方法。4）進料與冷卻系統(tǒng)設(shè)計：沖模的送料及安全機構(gòu)設(shè)計，注塑模和壓鑄模的進料與澆注系統(tǒng)設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計，都是進行模具整體設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，其中采用的一些零件和元件，均已形成標準產(chǎn)品，以便用戶在設(shè)計時選用。5）支承與緊固的設(shè)計：模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或動模）和下模座（或定模）兩部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件，在壓鑄模和注塑模的定模部分還設(shè)置有頂料機構(gòu)。模座也是送料機構(gòu)、抽芯機構(gòu)的支承部件。

結(jié)語

現(xiàn)代制造技術(shù)中需要大量的模具，兩者之間相互促進，共同發(fā)展，現(xiàn)代制造技術(shù)刺激了模具技術(shù)的發(fā)展進步，模具技術(shù)的發(fā)展進步反過來又改進和提高現(xiàn)代制造技術(shù)。應(yīng)該在時代發(fā)展的背景下，利用現(xiàn)代科技，促進模具和現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻

[1]洪慎章.現(xiàn)代模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].航空制造技術(shù)，2016，06： 30-32.

[2]李和平，吳霞.現(xiàn)代模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J].商場現(xiàn)代化，2017，03： 257.

[3]付波.機械模具技術(shù)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢探究[J].內(nèi)燃機與配件，2016，12：126-128.

[4]劉斌，譚景煥，現(xiàn)代模具設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].塑料工業(yè)，2017，45（ 02）：162-743.