論綠色制造技術(shù)在模具中的應(yīng)用

1、目 錄摘要11 前言12 模具的概念及現(xiàn)狀12.1模具的概念12.2 模具設(shè)計(jì)行業(yè)現(xiàn)狀23 綠色模具制造的概論34 綠色模具制造的主要內(nèi)容45 傳統(tǒng)模具與綠色模具的比較45.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與綠色設(shè)計(jì)理念45.2材料的選擇45.3設(shè)計(jì)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化55.4可拆卸性設(shè)計(jì)55.5 CAD，CAPP，CAM，CAE應(yīng)用55.6制造環(huán)境設(shè)計(jì)65.7包裝方案設(shè)計(jì)65.8回收處理設(shè)計(jì)66 模具的綠色設(shè)計(jì)66.1柔性制造技術(shù)（FMS）76.2高速切削（HighSpeedMaclliIIing，HSM）76.3虛擬制造技術(shù)（virtualManufacruring）76.4逆向工程技術(shù)（ReverEng，RE）76

2、.5快速成型技術(shù)87 綠色模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)該注意的問(wèn)題87.1模具材料的選擇87.2 延長(zhǎng)壽命的模具設(shè)計(jì)87.3 模具的可回收性設(shè)計(jì)97.4 模具的可拆卸性設(shè)計(jì)97.5 模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化97.6 模具CAD/CAPP/CAM一體化97.7 模具的綠色并行工程107.8 其他綠色設(shè)計(jì)107.9 模具的綠色包裝107.10模具的綠色維護(hù)117.11 模具的綠色回收、再處理118 結(jié)論11參考文獻(xiàn)12致 謝12論綠色模具設(shè)計(jì)摘要制造業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)向前快速發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè),制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品以及隨后產(chǎn)品的使用和廢棄后的處理過(guò)程中,將會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了不同程度的污染。對(duì)于制造業(yè)

3、來(lái)說(shuō),未來(lái)所面臨解決的重大問(wèn)題是如何減少資源的消耗和盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染。因而綠色制造(Green Manufacturing)應(yīng)運(yùn)而生,其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中,對(duì)環(huán)境的負(fù)影響最小,資源使用效率最高1-2。綠色制造主要包括以下幾方面內(nèi)容:一是制造問(wèn)題,包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程;二是環(huán)境影響問(wèn)題;三是資源優(yōu)化問(wèn)題。綠色制造就是這三部分內(nèi)容的交叉和有機(jī)集成。 關(guān)鍵詞：綠色制造;模具;先進(jìn)制造技術(shù)1 前言模具行業(yè)中有一個(gè)有趣的問(wèn)題：如何延長(zhǎng)鋁制模具的使用壽命，以使其能夠適用于有限的生產(chǎn)用鋁材作為一種較高成本效益的方法來(lái)生產(chǎn)模具具有很多優(yōu)勢(shì)。模具制

4、造的周期縮短，從而降低了生產(chǎn)成本，再加上這種模具具有更好的導(dǎo)熱性，這就意味著生產(chǎn)周期可大大縮短。由此也表示了一個(gè)模具行業(yè)的大問(wèn)題：推廣綠色模具設(shè)計(jì)技術(shù)，充分提高模具的使用率的時(shí)候，保護(hù)好環(huán)境。2 模具的概念及現(xiàn)狀2.1模具的概念在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。廣泛用于沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以及工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的輪廓或內(nèi)腔形狀，應(yīng)用具有刃口的輪廓形狀可以使坯料按輪廓線形狀發(fā)生分離(沖裁)。應(yīng)用內(nèi)腔形狀可使坯料獲得相應(yīng)的立體形狀。模具一般包括動(dòng)模和定模(或凸模和凹模)兩個(gè)部分，二者可分可合。分

5、開(kāi)時(shí)裝入坯料或取出制件，合攏時(shí)使制件與坯料分離或成形。模具是精密工具，形狀復(fù)雜，承受坯料的脹力，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高要求，模具生產(chǎn)的發(fā)展水平是機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一 模具是制造業(yè)中使用量大、影響面廣的工具產(chǎn)品,是工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的基礎(chǔ)工藝裝備。它的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)過(guò)程一般僅僅需要考慮模具產(chǎn)品的基本屬性,如模具的功能、質(zhì)量、成本和壽命等等,而很少、甚至不考慮它的環(huán)境屬性和對(duì)資源、能源造成的浪費(fèi)。模具工業(yè)作為制造業(yè)的一個(gè)重要組成部分, 并且在我國(guó)得到迅猛發(fā)展, 因而在模具行業(yè)中提倡綠色制造尤為重要。

6、 2.2 模具設(shè)計(jì)行業(yè)現(xiàn)狀 制造業(yè)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)向前快速發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè),制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品以及隨后產(chǎn)品的使用和廢棄后的處理過(guò)程中,將會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了不同程度的污染。對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō),未來(lái)所面臨解決的重大問(wèn)題是如何減少資源的消耗和盡可能少地產(chǎn)生環(huán)境污染。因而綠色制造(Green Manufacturing)應(yīng)運(yùn)而生,其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中,對(duì)環(huán)境的負(fù)影響最小,資源使用效率最高1-2。綠色制造主要包括以下幾方面內(nèi)容:一是制造問(wèn)題,包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程;二是環(huán)境影響問(wèn)題;三是資源優(yōu)化問(wèn)題。綠色制造就是這三部分內(nèi)容的交叉和有機(jī)集成。據(jù)國(guó)

7、際模協(xié)秘書長(zhǎng)羅百輝介紹，目前我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)進(jìn)出口規(guī)模已達(dá)到40億美元，其中進(jìn)口和出口水平相當(dāng)，皆在20億美元左右。中國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)正在處于一個(gè)快速發(fā)展通道中。模具行業(yè)中有一個(gè)有趣的問(wèn)題：如何延長(zhǎng)鋁制模具的使用壽命，以使其能夠適用于有限的生產(chǎn)？用鋁材作為一種較高成本效益的方法來(lái)生產(chǎn)模具具有很多優(yōu)勢(shì)。模具制造的周期縮短，從而降低了生產(chǎn)成本，再加上這種模具具有更好的導(dǎo)熱性，這就意味著生產(chǎn)周期可大大縮短。每個(gè)人都希望能夠延長(zhǎng)模具的生產(chǎn)使用壽命，例如采用傳統(tǒng)的工具鋼制造模具，其表面采用硬質(zhì)鉻或鎳金屬電鍍，或采用更為專業(yè)化的工程涂料，這樣做可以防止其表面磨損或腐蝕，促使其更好的脫模。此后，為了尋求同樣的目標(biāo)，

8、開(kāi)始采用鋁制模具，并找到了切合實(shí)際的解決辦法。為了能夠注塑成型生產(chǎn)出裝飾性較好的零件，除了延長(zhǎng)模具的使用壽命之外，制造商還希望鋁制模具的表面能夠保持一定程度的光澤度，因此羅百輝建議采用非電鍍的鎳噴涂工藝，因?yàn)檫@種方法有助于延長(zhǎng)模具表面光潔度的壽命，使其生產(chǎn)裝飾性零件相對(duì)比較容易。由于鋁材的質(zhì)地較軟，如果不采用表面涂層，就容易被塑料磨損，加速其損壞程度，從而改變注塑成型件的光澤度。非電鍍鎳涂層可使模具表面增加50RC，使其足以保護(hù)和延長(zhǎng)模具表面的光澤度和結(jié)構(gòu)。非電鍍鎳涂層可以比鋁材本身獲得更好的表面光潔度質(zhì)量，但必須指出的是，在模具可以電鍍前，首先需要進(jìn)行一些表面處理。例如，為了使其能夠達(dá)到透鏡

9、級(jí)的質(zhì)量水平，建議首先將鋁制模具的表面加工到SPIA-3級(jí)光潔度水平，然后在其進(jìn)一步拋光前，再應(yīng)用0.00030.0005的高磷非電鍍鎳涂層，使其達(dá)到鉆石級(jí)質(zhì)量的光潔度水平。長(zhǎng)期用于注塑成型生產(chǎn)的鋁制模具的使用趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)下去，而且無(wú)疑也將會(huì)開(kāi)發(fā)出一系列更新穎的鋁合金材料，以適應(yīng)和滿足不同模具的生產(chǎn)和應(yīng)用需求。無(wú)論遵循這條原則會(huì)出現(xiàn)什么樣的情況，但總是有一種工程涂層可以用來(lái)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和延長(zhǎng)模具的使用壽命，這是非常簡(jiǎn)單的事情，提供電鍍服務(wù)的經(jīng)銷商有很多經(jīng)驗(yàn)和資源可以幫助人們?nèi)?shí)現(xiàn)這個(gè)愿望。3 綠色模具制造的概論由綠色制造的概念可知,“綠色模具”不僅僅指在使用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響小,還應(yīng)是從制造到報(bào)

10、廢的整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的破壞是最小的。因此,模具的綠色制造設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者在構(gòu)思階段就要優(yōu)先考慮模具產(chǎn)品的環(huán)境屬性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考慮原有應(yīng)該考慮的模具產(chǎn)品應(yīng)用的基本屬性3?？偟膩?lái)說(shuō),模具綠色制造的整個(gè)生命周期包括綠色設(shè)計(jì)、綠色制造、綠色包裝、綠色維護(hù)和綠色回收、再處理等階段。 綠色模具設(shè)計(jì)過(guò)程中僅僅考慮模具產(chǎn)品的基本屬性，即模具的功能，質(zhì)量，成本，壽命等而很少考試它的環(huán)境屬性。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)生瓣模具產(chǎn)品在完成使用后就成了一堆廢棄的垃圾，回收利用率低，資源能源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且期中的有毒有害特技會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，妨礙可持續(xù)發(fā)展。綠色模具設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者在構(gòu)思階段就要優(yōu)先考慮

11、模具產(chǎn)品的環(huán)境屬性（模具的可拆性、可回收性等），然后再考慮模具產(chǎn)品應(yīng)有的基本屬性。在理解綠色模具概念的過(guò)程中，應(yīng)該注意一點(diǎn)就是完全的綠色模具設(shè)計(jì)是不存在的，因?yàn)榫G色模具設(shè)計(jì)涉及模具產(chǎn)品的生命周期的每一個(gè)階段，即便設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮得十分全面，但由于技術(shù)水平的限制，某些方面還是達(dá)不到綠色設(shè)計(jì)的要求，例如在選擇模具材料時(shí)，首要考慮材料的基本性能是否滿足模具的加工要求和使用條件?；趯?duì)模具拋光性好，耐磨性好，耐腐蝕性好等方面的要求，目前模具材料主要采用鋼材，一時(shí)還很驗(yàn)證找到完全理想的替代品，但綠色模具設(shè)計(jì)可以將非綠色因素降低到最低程度。4 綠色模具制造的主要內(nèi)容綠色制造主要包括以下幾方面內(nèi)容：第一是制造

12、問(wèn)題，包括產(chǎn)品生命周期全過(guò)程。產(chǎn)品的生命周期的每一個(gè)階段,即使設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮得十分全面,但由于技術(shù)水平的限制 ,某些方面還是達(dá)不到綠色設(shè)計(jì)的要求 。例如在選擇模具材料時(shí) ,首要考慮材料的基本性能是否滿足模具的加 工要求和使用條件。基于對(duì)模具拋光性好、耐磨性好、耐腐蝕性好等方面的要求,目前模具材料主要采用鋼材 ,一時(shí)還很難找到完全理想的替代品 ,但綠色模具設(shè)計(jì)可以將非綠色因素降低到最低程度。第二是環(huán)境影響問(wèn)題。近年來(lái)，綠色設(shè)計(jì)已延伸到機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中。而模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，它的生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因而在模具行業(yè)中提倡綠色設(shè)計(jì)應(yīng)更為重要?！熬G色

13、模具”不僅僅指在使用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響小，還應(yīng)是從制造到報(bào)廢的整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的破壞是最小的。國(guó)際模協(xié)秘書長(zhǎng)羅百輝日前在廣州國(guó)際模具機(jī)械裝備產(chǎn)業(yè)高峰論壇上指出，綠色將是21世紀(jì)產(chǎn)品的主要特點(diǎn)之一，誰(shuí)能向市場(chǎng)提供綠色產(chǎn)品，誰(shuí)就能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置。因此，企業(yè)無(wú)論從自身的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度，還是從人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略角度，都應(yīng)揚(yáng)棄傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，而大力加強(qiáng)對(duì)綠色設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用。 ；第三是資源優(yōu)化問(wèn)題。綠色制造就是這三部分內(nèi)容的交叉和有機(jī)集成，是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中。對(duì)環(huán)境的負(fù)影響最小，資源使用效

14、率最高。綠色模具不僅僅指在使用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響小.還應(yīng)是從制造到報(bào)廢的整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的破壞最小。5 傳統(tǒng)模具與綠色模具的比較5.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與綠色設(shè)計(jì)理念傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)只考慮能夠設(shè)計(jì)制造出合格的模具。并不會(huì)過(guò)多地考慮材料是否對(duì)環(huán)境有影響，生產(chǎn)出的模具使用后能否再加工重新利用等。而在模具的綠色設(shè)計(jì)中從頭至尾都考慮了對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)也考慮了模具的回收再利用。5.2材料的選擇模具材料的綠色程度對(duì)最終產(chǎn)品的綠色性能有著極為重要的影響。綠色設(shè)計(jì)的材料選擇必須建立在綠色材料的基礎(chǔ)上.摒棄過(guò)去對(duì)材料進(jìn)行表面處理所采用的化學(xué)方法.代之以物理的方法以達(dá)到防腐或易于脫模的目的。選擇優(yōu)質(zhì)鏡面模具鋼加工模具型腔；

15、用不銹鋼材料來(lái)加工防腐的模具以替代電鍍；或用對(duì)環(huán)境的危害小和鎳磷鍍替代電鍍鉻。綠色材料應(yīng)具備的基本性能有：低污染、低耗能、低成本：易加工和加工過(guò)程中無(wú)污染或少污染：可降解，可重復(fù)使用。5.3設(shè)計(jì)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提。而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵。 （1）采用和購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)模架及其它標(biāo)準(zhǔn)件。模架及標(biāo)準(zhǔn)件由專門的廠家、企業(yè)通過(guò)社會(huì)化分工進(jìn)行生產(chǎn)，使有限的資源得到優(yōu)化配置。模具通常在報(bào)廢之后只是凸凹模不能再用.但是模架還基本完好無(wú)損.因此使用標(biāo)準(zhǔn)模架有助于模架的再利用。沖壓模和注塑模的模架都有很多種類，而這些模架也基本是由標(biāo)準(zhǔn)的上下模座

16、。導(dǎo)柱。導(dǎo)套等部件組成。同時(shí).模架的標(biāo)準(zhǔn)化可以使生產(chǎn)模架所使用的設(shè)備大大減少，從而節(jié)約資源。也利于管理。（2）模具各結(jié)構(gòu)單元的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。這樣可加快設(shè)計(jì)速度，縮短設(shè)計(jì)周期，方便加工管理。5.4可拆卸性設(shè)計(jì)模具在使用過(guò)程當(dāng)中，部分零部件由于承受過(guò)大的摩擦與沖擊，磨損較大。這時(shí)。只需更換這部分零部件模具仍可使用。另外。有時(shí)只要更換工作零件，即可實(shí)現(xiàn)一種新產(chǎn)品的生產(chǎn)。不可拆卸不僅造成大量可重復(fù)零部件材料的浪費(fèi)。而且因廢棄物不好處置.還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。因而在設(shè)計(jì)初期就要考慮到拆卸的問(wèn)題：盡可能選擇通用結(jié)構(gòu)，以便更換。在滿足強(qiáng)度要求的前提下。盡量采用可拆卸聯(lián)接。如用螺紋聯(lián)接，不用焊接、鉚接等。5.5

17、 CAD，CAPP，CAM，CAE應(yīng)用CAD，CAPPCAM是模具設(shè)計(jì)走向全盤自動(dòng)化的重大措施。采用CADCAPPCAM技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)少圖紙或無(wú)圖紙加工和管理，節(jié)約了資源，可縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期。可提高模具研制的成功率及模具質(zhì)量。當(dāng)今CAE技術(shù)已被廣泛使用。首先可以應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的大體結(jié)構(gòu).標(biāo)出其基本尺寸，然后用CAE技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、可行性分析及工藝分析?，F(xiàn)在的CAD三維軟件（如ProE、SolidWorks、UG等）基本都集成了CAE技術(shù)，可以模擬材料的流動(dòng)情況及分析其強(qiáng)度、剛度、抗沖擊實(shí)驗(yàn)?zāi)M等。使用CADCAE為實(shí)現(xiàn)并行工程提供了基本平臺(tái)，因此提高了模具的設(shè)計(jì)效率，縮短

18、了整個(gè)設(shè)計(jì)周期。實(shí)現(xiàn)了綠色的產(chǎn)品分析。5.6制造環(huán)境設(shè)計(jì)機(jī)械生產(chǎn)車間，尤其是沖壓車間的噪音和污染非常嚴(yán)重。對(duì)工作人員的身體健康造成非常大的威脅，也干擾了周邊的安寧，所以，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)產(chǎn)生的噪音加以控制。甚至消除。通常消除機(jī)器噪音的方法有以下幾種方法：用V帶代替齒輪傳動(dòng)；以摩擦離合器代替剛性離合器；做好飛輪等回轉(zhuǎn)體的動(dòng)平衡：在壓力機(jī)產(chǎn)生噪音的主要部位加蓋隔音罩：采用有減震器的無(wú)沖擊模架等。5.7包裝方案設(shè)計(jì)包裝方案的設(shè)計(jì)主要包括三方面：包裝材料的選用、包裝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及包裝材料及其廢棄物的回收利用。包裝材料的使用和廢棄物對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響.尤其是一些難以回收或難降，解的材料，這些

19、材料只能焚燒或掩埋。因此，產(chǎn)品的包裝應(yīng)盡量從簡(jiǎn)及使用綠色包裝材料（無(wú)毒、無(wú)公害、易回收、易降解的材料），這樣既可以減少資源的浪費(fèi)，又可以減少對(duì)環(huán)境的污染。5.8回收處理設(shè)計(jì)模具回收處理就是在模具的設(shè)計(jì)階段就考慮模具使用后回收利用的可能性及回收處理的方法及費(fèi)用?；厥招栽O(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括可回收材料及標(biāo)志、回收處理方法、回收性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估和回收性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其主要措施如下；使用對(duì)環(huán)境影響較小的模具材料，如無(wú)毒無(wú)害的材料、可再生材料、易回收的材料等；使用可重新利用的材料；對(duì)使用過(guò)的模具零部件進(jìn)行翻新、再加工等。料的回收問(wèn)題 。回收性設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的 初期已充分考慮了產(chǎn)品的各種材料回收利用的可

20、能性、回收處理方法 (再生、降解等)、回收費(fèi)用等有關(guān)的一系列問(wèn)題 , 從而得到節(jié)約材料、減少浪費(fèi)、對(duì)環(huán) 境無(wú)污染或少污染的設(shè)計(jì)方法?；厥招栽O(shè)計(jì)的主要 內(nèi)容包括可回收材料及標(biāo)志、回收處理方法、回收性 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估和回收性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；厥招栽O(shè)計(jì)的一些主要原則可歸納如下: 避免使用有害或?qū)Νh(huán)境有不良影響的材料; 減少材料的種類 ; 避免使用與標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)利用過(guò)程不相兼容的材料或零件; 使用便于重新利用的材料; 按兼容性組織材料。6 模具的綠色設(shè)計(jì)采用模具先進(jìn)制造技術(shù)，在制造過(guò)程中選用生產(chǎn)浪費(fèi)最小、能量消耗最低的制造工藝，是實(shí)現(xiàn)綠色制造的重要一環(huán)。6.1柔性制造技術(shù)（FMS）由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置

21、和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它包括多個(gè)柔性制造單元。能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，以適宜于多品種、中小批量生產(chǎn)，它通過(guò)簡(jiǎn)單地改變軟件的方法能夠制造出多種零件中任何一種零件。6.2高速切削（HighSpeedMaclliIIing，HSM）模具制造業(yè)是高速加工應(yīng)用的重要領(lǐng)域。模具型腔加工過(guò)去一直為電加工所壟斷，但其加工效率低。而高速加工切削力小，可銑淬硬60HRC的模具鋼，加工表面粗糙度值又很小；淺腔大睦率半徑的模具，完全可用高速銑削來(lái)代替電加工：對(duì)深腔小曲率的，可用高速銑削加工作為粗加工和半精加工，電加工只作為精加工。這樣可

22、使生產(chǎn)效率大大提高、周期縮短。鋼的切削速度可達(dá)600一800mmin。高速切削為模具制造提供了發(fā)展的新契機(jī)。它簡(jiǎn)化了加工手段，縮短了加工周期，提高了加工效率，降低了加工成本，目前它向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展，成為第三代制模技術(shù)。6.3虛擬制造技術(shù)（virtualManufacruring）虛擬制造是對(duì)制造過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、裝配，乃至企業(yè)的生產(chǎn)組織管理與調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)一建模.以軟件技術(shù)為支撐，借助于高性能的硬件，形成一個(gè)可運(yùn)行的虛擬制造環(huán)境。在計(jì)算機(jī)局域廣域網(wǎng)絡(luò)上，生成數(shù)字化產(chǎn)品.實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、性能分析、工藝決策、制造裝配和質(zhì)量檢驗(yàn)。 虛擬制造的特點(diǎn)：無(wú)須制造實(shí)物樣

23、機(jī)就可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，節(jié)約制造成本.縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的反饋和更正；以軟件模擬形式進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；整個(gè)制造活動(dòng)具有高度的并行性。把虛擬制造技術(shù)應(yīng)用在模具工業(yè)中，可以減少開(kāi)發(fā)周期。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造過(guò)程、模具裝配調(diào)試、試模均在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了生產(chǎn)成本，填補(bǔ)了模具CAD、CAM與生產(chǎn)管理間的鴻溝。6.4逆向工程技術(shù)（ReverEng，RE）逆向工程是對(duì)已有的實(shí)物模型進(jìn)行掃描，采集其表面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)生成模型表面的線框模型.之后可根據(jù)需要對(duì)模型進(jìn)行凹凸模轉(zhuǎn)換、比例縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等處理，再自動(dòng)生成模具的加

24、工程序。自動(dòng)生成模具的加工程序可適用于廣泛的數(shù)控系統(tǒng)。這樣可以大大減少人力勞動(dòng)和廢料，也提高了模具的制造成功率，對(duì)模具的綠色制造起到了積極地推動(dòng)作用。6.5快速成型技術(shù)它是近年發(fā)展起來(lái)的直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成組技術(shù)的總稱。它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果。是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。快速成型技術(shù)的應(yīng)用已從原型制造發(fā)展到了模具制造，只要模具設(shè)計(jì)了出來(lái)，無(wú)論模具的結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，都可以用快速成型技術(shù)制造出來(lái)，這是傳統(tǒng)模具加工所無(wú)法比擬的。模具生產(chǎn)周期大大縮短。同時(shí)大大節(jié)約模具生產(chǎn)的費(fèi)用，有的可減少到傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的幾分之一甚至幾十分之一。因此，在實(shí)際中

25、真正實(shí)現(xiàn)了模具的綠色制造。7 綠色模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中應(yīng)該注意的問(wèn)題模具綠色設(shè)計(jì)對(duì)模具綠色制造有著非常重要的地位,這一步解決的好壞直接影響到最終利用模具加工產(chǎn)品的綠色生產(chǎn)問(wèn)題。 7.1模具材料的選擇模具材料的選擇是模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一步。模具材料的“綠色程度”對(duì)最終產(chǎn)品的“綠色性能”具有非常重要的影響。因此,綠色模具設(shè)計(jì)必須建立在綠色模具材料基礎(chǔ)上。綠色模具材料應(yīng)是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工過(guò)程中無(wú)污染或少污染的材料;是易回收處理、可重復(fù)多次使用或可降解的材料。比如,可選擇優(yōu)質(zhì)鏡面模具鋼加工型腔,輔之以良好的拋光手段;直接用不銹鋼材料來(lái)加工防腐的模具,以替代表面處理的方式

26、。另外除在材料上選用不銹鋼來(lái)避免使用電鍍外,也可采用鎳磷鍍替代電鍍鉻,因?yàn)殒嚵族冊(cè)趯?duì)氯化氫氣體的防腐上要優(yōu)于電鍍鉻,且前者對(duì)環(huán)境的危害也要小于后者。 7.2 延長(zhǎng)壽命的模具設(shè)計(jì)延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命是綠色制造的主要手段之一。對(duì)于鍛造模具,在提高模具壽命方面已有很多的措施,如正確選擇分模面位置、選擇適當(dāng)?shù)娘w邊槽、選擇合適噸位的鍛造設(shè)備、在一副鍛模上開(kāi)設(shè)兩個(gè)終鍛模膛分別單獨(dú)使用等。對(duì)于沖壓模具,如沖壓間隙值的合理選取、盡量壓縮凸模工作部分長(zhǎng)度、采用彈性卸料板、改進(jìn)凸(凹)模的結(jié)構(gòu)如采用一模多形、一形兩用和拼裝式模具來(lái)提高模具的利用率。對(duì)于注塑模具,如采用隨形冷卻水道可提高注塑精度和模具使用壽命;將模具型芯由

27、整體結(jié)構(gòu)改為鑲拼式結(jié)構(gòu), 可解決模具的變形問(wèn)題,提高模具壽命。 7.3 模具的可回收性設(shè)計(jì)模具的回收性設(shè)計(jì)是指在模具產(chǎn)品綠色的設(shè)計(jì)初期充分考慮產(chǎn)品中所用各種材料的回收、再利用的可能性、回收處理的方法、回收性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估以及回收性的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)等有關(guān)一系列問(wèn)題。這樣就可在后續(xù)生產(chǎn)中盡可能節(jié)約材料,減少浪費(fèi)。因此,因避免或不要過(guò)多使用銅、鉛等有害或?qū)Νh(huán)境有重污染的材料;盡可能減少所用材料的種類;避免使用與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)再回收過(guò)程中不相兼容的材料;多使用無(wú)需特殊工具的連接件;設(shè)計(jì)時(shí)盡可能允許使用現(xiàn)有的一些可重復(fù)利用的零部件等。 7.4 模具的可拆卸性設(shè)計(jì)模具可拆卸性對(duì)于模具綠色制造來(lái)說(shuō)是很重要的。當(dāng)

28、模具在使用過(guò)程中部分零部件由于承受過(guò)大的摩擦與沖擊磨損較大時(shí),只需更換這部分零部件模具仍可使用。此外,有時(shí)只要更換凸、凹模即可實(shí)現(xiàn)一種新產(chǎn)品的生產(chǎn)。如果模具不具備可拆卸性不僅回造成大量可重復(fù)零部件材料的浪費(fèi),而且因廢棄物處理不好導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。因而在設(shè)計(jì)初期就要考慮模具結(jié)構(gòu)易于拆卸,維護(hù)方便,這樣就便于在后續(xù)回收處理中再利用。因此,在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選擇通用結(jié)構(gòu),以便更換;在滿足強(qiáng)度要求的前提下,盡量采用可拆卸聯(lián)接(如螺紋聯(lián)接),不用焊接、鉚接、膠接等;不用或少用過(guò)盈配合;采用組合模架。 7.5 模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化無(wú)論是鍛造、沖壓模還是塑料模,都有必要向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列

29、化方向發(fā)展,模具標(biāo)準(zhǔn)化是組織模具專業(yè)化生產(chǎn)的前提,而模具的專業(yè)化生產(chǎn)是提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期、降低成本的關(guān)鍵。模具設(shè)計(jì)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系列化方向發(fā)展,便于采用和購(gòu)買模許多規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)模架及其它標(biāo)準(zhǔn)件,而這些模架及標(biāo)準(zhǔn)件又可由專門的廠家、企業(yè)通過(guò)社會(huì)化分工進(jìn)行生產(chǎn),從而使有限的資源得到優(yōu)化配置。另外,模具各結(jié)構(gòu)單元的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化,可使生產(chǎn)其的夾具數(shù)量大為減少,從而節(jié)約資源,并且加快了設(shè)計(jì)速度,縮短了設(shè)計(jì)周期,方便加工管理。 7.6 模具CAD/CAPP/CAM一體化模具CAD/CAPP/CAM是模具設(shè)計(jì)走向全盤自動(dòng)化的重大措施。采用 CAD/ CAPP/CAM技術(shù),可實(shí)現(xiàn)少圖紙或無(wú)圖紙

30、加工和管理,一方面,節(jié)約用紙即節(jié)約資源和能源;另一方面,模具CAD/CAPP/CAM一體化也為并行工程的實(shí)現(xiàn)提供可能,可縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期,提高模具研制的成功率及模具質(zhì)量。 7.7 模具的綠色并行工程綠色并行工程是現(xiàn)代綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的新模式,它的核心是并行一體化設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程同時(shí)交叉進(jìn)行,即在設(shè)計(jì)階段就要考慮整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有環(huán)節(jié)和因素,如質(zhì)量、成本、用戶要求、環(huán)境影響、資源消耗狀況等。因此,涉及產(chǎn)品整個(gè)生命周期的各個(gè)部分的小組成員必須協(xié)同工作。對(duì)于模具設(shè)計(jì),不但需要模具設(shè)計(jì)小組成員之間進(jìn)行討論,協(xié)調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù),而且其他部門如工藝、制造、質(zhì)

31、量等小組也要參與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作,對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案提出修改意見(jiàn)等,從而使得整個(gè)模具設(shè)計(jì)工作一次成功。 7.8 其他綠色設(shè)計(jì)鍛造、沖壓車間是機(jī)械工廠的高噪聲車間之一。大量的鍛壓設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的強(qiáng)烈噪聲,危害工人的健康,影響了生產(chǎn)效率,干擾了環(huán)境的安寧。因此,在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須對(duì)噪聲加以控制和消減。對(duì)于鍛造設(shè)備,如使用排氣消聲器、用液壓模鍛錘代替蒸空模鍛錘等等。對(duì)于沖壓設(shè)備,消減聲源噪聲的措施有:用V帶傳動(dòng)代替齒輪傳動(dòng);以摩擦離合器代替剛性離合器;采用鑄鐵機(jī)身以增加壓力機(jī)的剛性和減震能力;作好飛輪等回轉(zhuǎn)體的動(dòng)平衡等等。控制噪聲傳播的途徑有在軸承和軸承座之間加彈性襯套;在壓力機(jī)產(chǎn)生噪

32、聲的主要部位加蓋隔聲罩;采用具有油減震器的無(wú)沖擊模架等等。對(duì)于注塑模具,澆道設(shè)計(jì)上要注意澆道凝料與塑料制品的體積比率,一般應(yīng)小于30%。如果達(dá)不到,就要考慮進(jìn)一步優(yōu)化澆道設(shè)計(jì)和調(diào)整型腔數(shù)量,或者采用熱流道技術(shù)。熱流道技術(shù)在塑料原料的節(jié)約上有突出的優(yōu)勢(shì),在產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天,這一點(diǎn)尤為重要。因此近幾年該技術(shù)的應(yīng)用得到快速普及。 7.9 模具的綠色包裝模具的綠色包裝是模具銷售過(guò)程中涉及到的綠色問(wèn)題,它著重從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā),盡可能使模具產(chǎn)品進(jìn)入銷售、使用、廢棄的物流過(guò)程中,其對(duì)環(huán)境資源消耗和廢棄物產(chǎn)生量最小。模具的綠色包裝主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:模具包裝材料的選擇、模具包裝結(jié)構(gòu)和模具包裝

33、材料的回收。具體來(lái)講,第一方面就是在模具遠(yuǎn)程配送過(guò)程中,在不影響包裝強(qiáng)度的前提下盡可能使用一些常見(jiàn)的木制材料(如合成板),這是由于模具產(chǎn)品不同于其他一些精制產(chǎn)品,它不太注重產(chǎn)品的外包裝精美問(wèn)題,只關(guān)心產(chǎn)品的內(nèi)在保護(hù)質(zhì)量。第二方面就是要合理設(shè)計(jì)包裝箱內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而簡(jiǎn)化包裝復(fù)雜度。即多個(gè)零件盡量在一個(gè)包裝箱中放置。同時(shí),為了避免零件之間在運(yùn)輸過(guò)程中互相摩擦造成磨損而影響模具產(chǎn)品表面質(zhì)量,可在其中多放置一些軟性材料來(lái)隔離。第三方面就是要在包裝箱上注明包裝材料的可回收性標(biāo)志及回收處理方式。如果用戶不能處理或難處理的,可注明可寄回原處處理,并給予一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。這樣的處理表面上看會(huì)使初期的成本可能有所增加,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)考慮,這也是節(jié)省成本的好方法。 7.10模具的綠色維護(hù)在模具的使用過(guò)程中,由于其特殊性,要經(jīng)常進(jìn)行模具的修模工序。因此,同模具綠色制造過(guò)程一樣,修模過(guò)程也需要進(jìn)行綠色處理。比如,在進(jìn)行尺寸修模時(shí),盡可能進(jìn)行人工修護(hù),少用或不用機(jī)加工;少用或不用有害溶液對(duì)模具進(jìn)行表面處理,如鹽酸或甲醇等;在維護(hù)模具表面硬度方面,盡可能減少熱處理工序等等。 7.11 模具的綠色回收、再處理由于新產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)以及產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐不斷加快