模具成型【智能製造】的最新發展與應用
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前言
模具是製造業的重要工藝基礎,在我國模具製造屬於專用設備製造業。中國雖然很早就開始製造模具和使用模具,但長期未形成產業。直到20世紀80年代後期,中國模具工業才駛入發展的快車道。近年,不僅國有模具 企業有了很大發展,
三資企業、鄉鎮(個體)模具企業 的發展也相當迅速。規模 經過30多年的發展2萬餘家模具製造企業(其中規模較大的模具企業近5000家)和60餘個全國(中國模具 工業協會)和地區級的模具行業協會。
技術
我國模具技術水平也有了長足進步,CAD/CAM技術已普及, CAE、CAPP、PLM、ERP等數字化技術已有一部分企業開始採用,並收到了較好的效果,高速加工、 並行工程、逆向工程、虛擬製造和標準化生產已在一些重點骨幹企業實施,
我國的模具行業可以生產製造業所需要的幾乎全部類型的模具,部分模具的設計製造水平進入了國際先進行列。
產值
中國是模具製造大國,2016年中國模具總產值達2200 億元,出口模具50億美元。近年,模具行業結構調整和體制改革步伐加大,主要表現在,大型、精密、複雜、 長壽命、中高檔模具及模具標準件發展速度高於一般模具產品;塑料模和壓鑄模比例增大;專業模具廠數量
及其生產能力增加;“三資”及私營企業發展迅速;股 份制改造步伐加快等。從地區分佈來看,以珠江三角洲 和長江三角洲為中心的東南沿海地區發展快於中西部地 區,南方的發展快於北方。
現有的大型模具企業,正在逐步實現以下技術:
(1)建立在CAD/CAE平台上的先進模具設計技術,提 高模具設計的現代化、信息化、智能化、標準化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基礎上的先進模具加工技術與 先進製造技術相結合,提高模具加工的自動化水平與生 產效率。
(3)模俱生產企業的信息化管理技術。例如PDM(產 品數據管理)、ERP(企業資源管理)、MIS(模具製造 管理信息系統)及INTERMET平台等信息網絡技術的應 用、推廣及發展。
(4)高速、高精、複合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具製造技術、精密塑料和壓鑄模具製造 技術等。
(5)先進製造技術的應用。例如熱流道技術、氣輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、 並行工程等技術在模具研究、開發、加工過程中的應用
(6)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。
(7)優質、新型模具的研究與開發,如MIM等。
(8)模俱生產企業的現代化管理技術。
模具的發展趨勢
1.模具設計CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網絡化方向發展模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全,同時各功能模塊採用同一數據模型,以實現信息的綜合管理與共享,從而支持模具設計、製造、裝配、檢驗、測試及生產管理的全過程,達到實現最佳效益的目的。
設計軟件有NX等, 模流分析軟件Moldflow,Modex3D 等。普遍實現全 3D設計,加工。
2.模具檢測精密、高效和多功能方向發展現在大型 或者高精度模具企業都配備了三坐標等高精度檢測設備。不過隨著模具的複雜程度變大,交期短,現在迫 切需要一種全新快速的檢測手段來滿足模具整個生命 週期的管控。
3D掃描設備隨著這幾年的發展,精度越來越高,能夠達到5~8μm的精度,完全滿足模具 的檢測。並且結果的直觀可見,一目了然的得到整個模俱全部尺寸。電極的檢測一直是模具企業很頭痛的 任務,數量多,複雜,並且有放電間隙的存在,不容 易判斷結果。
使用3D掃描檢測,可以直接扣除放電 間隙的影響,得到實際的結果。模具作為製造技術與 信息技術相結合的產物和最佳表現平台,在《中國製 造2025》智能製造的目標下,將成為“工業 4.0”的主流方向之一。 3D掃描設備,在國內佔有率最高的 是德國GOM的ATOS設備。
3、3D打印在模具行業的應用,實現快速模具製作 3D打印模具縮短了整個產品開發週期,並成為驅動 創新的源頭。在以往,由於考慮到還需要投入大量資 金製造新的模具,公司有時會選擇推遲或放棄產品的設計更新。通過降低模具的生產準備時間,以及使現有的設計工具能夠快速更新,
3D打印使企業能夠承 受得起模具更加頻繁的更換和改善。它能夠使模具設 計週期跟得上產品設計週期的步伐。這樣就進一步加 快了產品開發的速度,提高了靈活性、適應性。在戰 略上,它提升了供應鏈禦防延長期限和開發停滯風險的能力,比如從供應商那裡獲得不合適的模具。
(a)為缸蓋氣道和水套的組合芯,利用3D打印成型, 提高了組模精度,成型時間僅用19小時。缸蓋外模 可用傳統方法製作,這樣就大大縮短了缸蓋的研發時 間,從CAD設計到缸蓋鑄件圖(b)的完成只需約20 天。
3D打印水路,可以實現任意形狀的冷卻通道, 以確保實現隨形的冷卻,更加優化且均勻,最終導致 更高質量的零件和較低的廢品率。此外,更快的除熱 顯著減少了注塑的周期,因為一般來說冷卻時間最高 可佔整個注塑週期的70%。 ■
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