模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告--模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

1、模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)1國(guó)內(nèi)模具行業(yè)的現(xiàn)狀模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。模具是一種高附加 值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水 平高低的重要標(biāo)志。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在每年60 0億至650億美元，同吋，我國(guó)的模具產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年， 我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13 %的年增長(zhǎng)率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國(guó)內(nèi)模具進(jìn) 口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口），到2005年模具產(chǎn)值己達(dá)650 億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口 2005已達(dá)到2億美元左右。單就汽車(chē)產(chǎn)業(yè)而言， 一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副，

2、價(jià)值上億元，而當(dāng)汽車(chē)更換車(chē)型時(shí)約有80% 的模具需要更換。2003年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷量均突破40 0萬(wàn)輛,2004年產(chǎn)銷量各突 破500萬(wàn)輛，轎車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到2 60萬(wàn)輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對(duì)模具的需求也 非常大，在發(fā)達(dá)國(guó)家往往占到模具市場(chǎng)總量的20%之多。目前，電子、汽車(chē)、電 機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60%- 80%的零部件，都要 依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、 高生產(chǎn)率和低消耗,是其他加工制造方法所無(wú)法比擬。模具在很大程度上決定著 產(chǎn)晶的質(zhì)量、效益和開(kāi)發(fā)能力。日前,據(jù)第十一屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽 會(huì)主辦方之一的中國(guó)模具工業(yè)協(xié)

3、會(huì)透露，我國(guó)模具行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)和職工總數(shù)在 世界上的排名已躍居第一，生產(chǎn)銷量排名世界第三。有關(guān)資料顯示，在我國(guó)，模 具直到1987年才正式成為一個(gè)行業(yè)，與世界發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具業(yè)相比,我國(guó)模 具業(yè)的起步要晚幾十年，但近20年的努力發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?，F(xiàn)在,我國(guó)模 具牛產(chǎn)廠點(diǎn)約有3萬(wàn)多家，從業(yè)人數(shù)80多萬(wàn)人。“十五”期間，模具年平均增長(zhǎng) 速度達(dá)到20%左右,2005年模具銷售額達(dá)650億元，同比增長(zhǎng)20%;模具出口 7. 4億美元，比2004年的4. 9億美元增長(zhǎng)約50%,均居世界前列。在模具工業(yè)的 總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50 %，塑料模具約占33 %，壓鑄模具約占6 %，其它各 類模具約11

4、 %。但是，由于創(chuàng)新能力弱，行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難以突破，使得我國(guó)模具行 業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)面臨著“低端競(jìng)爭(zhēng)、高端進(jìn)口”的尷尬局面。據(jù)了解，在我國(guó)冃前的模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億的企業(yè)只有20多家，中型企業(yè) 幾十家，其余都是小型企業(yè)，多數(shù)只有幾十名職工，百十萬(wàn)元產(chǎn)值，很多企業(yè)依然 采用傳統(tǒng)的作坊式的管理方式。技術(shù)水平落后，生產(chǎn)效率低，這使得我國(guó)幾乎所 有的模具企業(yè)都只能牛產(chǎn)中低檔的模具產(chǎn)品，而高中檔產(chǎn)品只能大量進(jìn)口。48英寸6. 5kg鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車(chē)制造、食品包裝等在內(nèi)的 機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā) 展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)屮，處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位，其發(fā)展

5、對(duì)產(chǎn)業(yè)配套能力 的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢(shì)的形成將起到重要作用。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)模具工 業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專業(yè)模具廠外,其他所有制形 式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，都得到了快速 發(fā)展，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國(guó)內(nèi)已 能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級(jí)進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命12億 次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)電視的塑殼模具、大容量洗衣機(jī)的塑 料模具，以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國(guó)內(nèi)己能 生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜 壓鑄模方而

6、，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車(chē)后橋齒輪箱壓鑄模。 在汽車(chē)模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車(chē)的部分覆蓋件模具。其他類型的模具,例如, 子線輪胎活絡(luò)模具鋁金和塑料門(mén)窗異型材擠出模等也都達(dá)到了較高的水平，并可 替代進(jìn)口模具。在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具 技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志并在很大程度 上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā) 展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。?外,許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。目前，從事模具技術(shù) 研究的機(jī)構(gòu)和院校己達(dá)30

7、余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余 家。其中，獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海交通大學(xué)cad國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究 中心和鄭州大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心等。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具 cad/cae/c am技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、 新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步，在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周 期等方面做出了貢獻(xiàn)。2國(guó)外模具行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)1 .高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù) 水平，在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制 造

8、優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。國(guó)外模具cad/cam技術(shù)的研究始于上世紀(jì)60年代末， 當(dāng)時(shí)美國(guó)、日木、德國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始對(duì)沖模cad進(jìn)行研究。進(jìn)入70 年代，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的ca d/cam的商品軟件，如h本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室成 功研制的沖裁級(jí)進(jìn)模cad系統(tǒng)，美國(guó)diec0mp公司成功地研制出計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)級(jí)進(jìn)模的pddc系統(tǒng)。但僅限于二維圖形的簡(jiǎn)單沖裁級(jí)進(jìn)模，其主要功能如條 料排樣、凹模布置、工藝計(jì)算和nc編程等。80年代，彎曲級(jí)進(jìn)模cad /cam系 統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)，美國(guó)、日木等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具生產(chǎn)絕大多數(shù)采用了 cad/cam 技術(shù)。為了能夠適應(yīng)復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)，富士通系統(tǒng)采用了自動(dòng)設(shè)計(jì)和交

9、互設(shè)計(jì) 相結(jié)合的方法，在該系統(tǒng)中除毛坯展開(kāi)、彎曲回彈計(jì)算和工步排序?yàn)樽詣?dòng)處理 外，其余均需要設(shè)計(jì)人員的參與。這些系統(tǒng)均備實(shí)體造型和曲面造型的強(qiáng)大功 能，能夠設(shè)計(jì)制造汽車(chē)零部件的模具。進(jìn)入90年代后，國(guó)外cad/c am技術(shù)向 著更高的階梯邁進(jìn)。cae技術(shù)在歐美己經(jīng)逐漸成熟，在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用c ae 分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程,分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺 陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用c ae軟件，模擬金屬變形過(guò)程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù) 測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。2.為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,普遍采用高速切削加工術(shù)。高速切 削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特的加工

10、技術(shù)，其加工效 率比傳統(tǒng)的切削工藝要高兒倍,甚至十兒倍。歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù) 控高速銃，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1. 5萬(wàn)3萬(wàn) r /mino采用高速削技術(shù)，可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銃削精加工后的模具型 面，僅略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的吋間。歐美模具企業(yè)十分重 視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新，設(shè)備折舊期限一般為45年。增加數(shù)控速銃床，是模 具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。3快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，迅速獲得普遍應(yīng) 用。在歐洲模具展上，快速成型技術(shù)和快速制模技占據(jù)了十分

11、突出的位置，有 sla. sls、fdm和lom等各種類型的速成型設(shè)備，也有專門(mén)提供原型制造服務(wù)的 機(jī)構(gòu)和公司。模具企業(yè),有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用 于模具制，即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型，再基于原型快速地制岀模 具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具，用于少量制塑料件，非常適 合于產(chǎn)品的試制。3中國(guó)和世界先進(jìn)技術(shù)的差距中國(guó)模具生產(chǎn)總量雖然己位居世界第三,但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、 美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，也比英國(guó)、加拿大、西班牙、葡萄 牙、韓國(guó)、新加坡等落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。國(guó)內(nèi)自配率不足 80 %，其中中低檔模具供過(guò)于求，中

12、高檔模具自配率不足60%。模具是制造業(yè)的 重要工藝基礎(chǔ)，在我國(guó)，模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國(guó)雖然很早就開(kāi)始制 造模具和使用模具,但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期，中國(guó)模具工 業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車(chē)道。近年，不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng) 鎮(zhèn)（個(gè)體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國(guó)模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車(chē)間（分 廠），專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國(guó)外模具企業(yè) 大多是“小而?！?、“小而精”。中國(guó)模具自產(chǎn)自配比例高達(dá)50%以上國(guó)外70% 以上是商品模具。國(guó)內(nèi)模具總量屮屬大型、精密、復(fù)雜

13、、長(zhǎng)壽命模具的比例只 有3 0%左右，國(guó)外在50 %以上。2003年模具進(jìn)出口之比為4:1 ,進(jìn)出口相抵后的 凈進(jìn)口為10.3億美元，凈進(jìn)口量最大的國(guó)家。模具產(chǎn)品水平和牛產(chǎn)工藝水平總 體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。產(chǎn)品 水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;工藝水平 低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面。開(kāi)發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。中國(guó) 模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā),在市場(chǎng)中常處于被動(dòng) 地位。國(guó)內(nèi)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右,而模具工業(yè)發(fā) 達(dá)國(guó)家大多是1520萬(wàn)美元，有的甚至達(dá)到2530萬(wàn)美元。

14、由此而來(lái)的是中 國(guó)模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，大都微利，國(guó)有企業(yè)總體虧損，缺乏后勁。模具標(biāo)準(zhǔn)化水 平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70 %以 上，國(guó)內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有45 %左右。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企 業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)。管理落后易被忽視，國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過(guò)去 作坊式粗放經(jīng)營(yíng)管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化金業(yè)管理的還不多。造成上述差距的 原因很多，除了長(zhǎng)期以來(lái)未將模具重視之外，還有下列兒個(gè)主要原因：第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然己經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展 起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行z屮，但總體 來(lái)看，體制和機(jī)

15、制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè) 發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方面。第二，人才嚴(yán)重不足，科研開(kāi)發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。模具行業(yè)是技術(shù) 密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才 異常短缺，高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及 對(duì)科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視，因而總體來(lái)看模具行業(yè)在科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān) 方面投入太少，民營(yíng)企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造，致使科技進(jìn)步不 大。第三，工藝裝備水平低,且配套性不好，利用率低。雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了 先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是

16、設(shè)備數(shù)控 化率和cad/cam應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引 進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得 不到較好解決。裝備水平低,帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大 而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專 業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占45 % 左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套 任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也 對(duì)模具質(zhì)量、成本有較

17、大影響,對(duì)模具制造周期影響尤甚。第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影 響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種 規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提 高。綜上所述，雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許 多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè) 備中的比重還比較低，c ad/cae/cam技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng) 用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差 距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從

18、國(guó)外進(jìn)口。4 .我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展前景巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的模 具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。2004年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)年產(chǎn)量為400萬(wàn)輛，保 有量為3000萬(wàn)輛。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增 長(zhǎng)，特別是汽車(chē)覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽 車(chē)行業(yè)需要各種塑料件36萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬(wàn)噸，因此發(fā)展空 間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。 目前,我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)4000萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均 超過(guò)了 15 00萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需

19、求量也將會(huì)很大。其他發(fā) 展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具 工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。據(jù)分析，未來(lái)我國(guó)模具的10大發(fā)展趨 勢(shì)是：1 模具fi趨大型化。2 模具的精度將越來(lái)越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到 2-3微米，1微米精度的模具也將上市。3 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外, 還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、釧接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。4熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。5 .隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝 的模具也將隨z發(fā)展。6標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日

20、益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響 模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成木。7 快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。8 隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展,壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓 鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。9 以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于 機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。模具技 術(shù)含量將不斷提高。5. cae在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用c ae： (comput er aided e ngineering )即計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù),是以現(xiàn)代 計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是

21、實(shí)現(xiàn)模具優(yōu)化的主 要支持模塊。就塑料模具計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)而言，它主要是利用高分子流變 學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等基本理論，對(duì)塑料成型過(guò)程進(jìn)行 數(shù)值模擬，在模具制造z前就可以形象、直觀地在計(jì)算機(jī)屏幕上模擬實(shí)際成型 過(guò)程，預(yù)測(cè)模具設(shè)計(jì)和成型條件對(duì)產(chǎn)品的影響，發(fā)現(xiàn)可能岀現(xiàn)的缺陷，為判斷 模具設(shè)計(jì)和成型條件是否合理提供科學(xué)的依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， 對(duì)各種塑料成型過(guò)程的模擬成為塑料加工業(yè)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于模具c ae來(lái)講， 目前局限于數(shù)值模擬方法，對(duì)未來(lái)模具的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早 發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。mf軟件是由一家專門(mén)從事塑料計(jì)算機(jī)輔助工程分析(cae)的軟件和咨詢公 司

22、(moldflo)開(kāi)發(fā)的。mold flo軟件可以模擬整個(gè)注射過(guò)程以及這一過(guò)程對(duì)注 射成型產(chǎn)品的影響。它主要包括流動(dòng)模擬模塊(mff1 ow)、冷卻模擬模塊 (mf/cool )、保壓分析模塊(m flpack )、翹曲分析模塊(mfi 9crrap ) > m f/si1rink模腔尺寸確定、mf/stress結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、mf/0m注塑機(jī)參數(shù)優(yōu)化、 mf/ga s氣體輔助注射分析、mf/fiber塑件纖維取向分析等模塊，通過(guò)模擬與 分析可以判斷模具結(jié)構(gòu)的合理性和成型工藝參數(shù)的適宜性。最新版本可以自動(dòng) 建立和運(yùn)行一系列的分析，分析結(jié)束后，分析結(jié)構(gòu)將自動(dòng)生成。一cae技術(shù)的發(fā)展過(guò)程1.

23、在20世紀(jì)6 070年代處于探索階段，有限元技術(shù)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)分析問(wèn) 題進(jìn)行發(fā)展，以解決航空航天技術(shù)發(fā)展過(guò)程中遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模擬 實(shí)驗(yàn)和分析。2. 2 0世紀(jì)7080年代是cae技術(shù)蓬勃發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了大量的機(jī)械軟件, 軟機(jī)的開(kāi)發(fā)主要集中在計(jì)算精度、硬件及速度平臺(tái)的匹配、計(jì)算機(jī)內(nèi)存的有效 利用以及磁盤(pán)空間利用上，而且有限元分析技術(shù)在結(jié)構(gòu)和場(chǎng)分析領(lǐng)域獲得了很 大的成功。3. 2 0世紀(jì)90年代cae技術(shù)逐漸成熟壯大，軟件的發(fā)展向各cad軟件的專 用接口和增強(qiáng)軟件的前后置處理能力方向發(fā)展。目前，cae軟件系統(tǒng)的一個(gè)特 點(diǎn)是與通用cad軟件的集成使用，即在用cad軟件完成零件或裝配部件的造型

24、 設(shè)計(jì)后，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格并進(jìn)行計(jì)算或進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等方而的 計(jì)算，如果分析計(jì)算的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求則重新修改造型和計(jì)算，直到滿足 要求為止，極大地提高了設(shè)計(jì)水平和效率。二cae技術(shù)對(duì)模具結(jié)構(gòu)的分析模具設(shè)計(jì)已經(jīng)不僅僅停留在對(duì)外觀和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，它已經(jīng)擴(kuò)展到對(duì)模具 結(jié)構(gòu)分析的領(lǐng)域。對(duì)己經(jīng)設(shè)計(jì)出的模具，運(yùn)用cae軟件（尤其是有限元軟件） 對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、抗沖擊試驗(yàn)?zāi)M、跌落試驗(yàn)?zāi)M、散熱能力、疲勞和蠕 變等分析。通過(guò)分析檢驗(yàn)前面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，分析出結(jié)構(gòu)不合理的 原因和位置，然后在cad軟件中進(jìn)行相應(yīng)的修改，接著再在cae軟件中進(jìn)行各 種性能檢測(cè)，最終確定滿足要求的模具結(jié)構(gòu)。

25、基于有限元分析軟件的應(yīng)用，關(guān)鍵是網(wǎng)格的劃分、模擬計(jì)算方法和成形接 觸處理等。此外，提供給軟件進(jìn)行cae分析的數(shù)據(jù)也尤為重要，生產(chǎn)條件、設(shè) 備性能、產(chǎn)品要求、材料特性等都將給模具的cae分析的準(zhǔn)確性帶來(lái)影響。1強(qiáng)度和剛度分析強(qiáng)度和剛度是模具設(shè)計(jì)中最重要的一項(xiàng)性能要求。運(yùn) 用ca e技術(shù)，通過(guò)對(duì)模具施加約束和載荷等外部條件來(lái)模擬模具的真實(shí)應(yīng)用情 況，分析模具的強(qiáng)度和剛度是否達(dá)到規(guī)定要求。模具cae技術(shù)經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間 已經(jīng)用在注塑模、壓鑄模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化，并在實(shí)際中 指導(dǎo)生產(chǎn)。在工程實(shí)際中，一般應(yīng)用ans ys、algor. d eform等進(jìn)行分析計(jì)算。2. 抗沖擊試驗(yàn)?zāi)M c

26、ae技術(shù)能夠用于分析隨時(shí)間變化的載荷如交變載荷、 爆炸與沖擊載荷、隨機(jī)載荷和其它瞬態(tài)力等對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。如ca e技術(shù)對(duì)瞬態(tài) 分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析和隨機(jī)振動(dòng)進(jìn)行分析，為分析產(chǎn) 品在特殊與惡劣的環(huán)境和工作條件下的物理響應(yīng)、可靠性與耐用性等提供了完 整的評(píng)估與解決方案。3. 跌落試驗(yàn)?zāi)M cae技術(shù)也可以用于分析結(jié)構(gòu)由于碰撞或跌落產(chǎn)牛的力、 變形、應(yīng)力、位移、振動(dòng)響應(yīng)、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、聯(lián)接設(shè)計(jì)，剛度性質(zhì)、抗沖 擊性能、防爆性能及整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和完整性做出定量評(píng)估。4散熱能力分析 現(xiàn)在的c ae技術(shù)可以模擬模具中的溫度分布，通過(guò)模 擬大功率電子元件產(chǎn)生的能量以及通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和

27、輻射散發(fā)出的熱量來(lái)確定 模具的熱分布，然后再對(duì)各種材質(zhì)模具的散熱能力進(jìn)行初步分析。5疲勞和蠕變分析 在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)于那些可能在集中載荷、循環(huán)載荷 和常值位移作用下的模具，或處于低溫或者高溫條件工作的模具產(chǎn)品，進(jìn)行初 步的疲勞分析和蠕變分析是非常必要的，這種分析不需要考慮外部的每一個(gè)條 件，但是這種分析的結(jié)果具有很大的參考價(jià)值，如果出現(xiàn)不合理的情況，就可 以重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免后面不必要的設(shè)計(jì)和分析。例如：ansys專用的疲勞分 析軟件模塊fe-safe就可以實(shí)現(xiàn)齊種材料模式下進(jìn)行高低溫環(huán)境和長(zhǎng)期載荷作 用下的變形和失效問(wèn)題的研究。三cae技術(shù)和模具成形仿真模具成形是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，有非常多

28、的影響因素，因此對(duì)于復(fù)雜結(jié) 構(gòu)的模具就需要進(jìn)行成形仿真，檢騎前面所設(shè)計(jì)的模具在成形時(shí)的強(qiáng)度和剛度 是否達(dá)到要求，只有滿足了成形要求，初步設(shè)計(jì)工作才最終完成。1 .冷沖壓成形冷沖壓模具主要用于金屬和非金屬材料的冷態(tài)成形。通過(guò)仿 真，c ae技術(shù)可以檢測(cè)成形過(guò)程中模具材料的強(qiáng)度水平是否達(dá)到要求，熱處理 是否發(fā)揮了模具的強(qiáng)韌性等。2熱作成形 熱作模具用于高溫條件下的金屬或菲金屬成形，模具是在 高溫下承受交變應(yīng)力和沖擊力，工作成形溫度往往較高，對(duì)于金屈模具還要經(jīng) 受高溫氧化及燒損，在強(qiáng)烈的水冷條件下經(jīng)受冷熱變化引起的熱沖擊作用。熱 作模具作為熱加工的成形工具，被廣泛的應(yīng)用于各類壓鑄模、擠壓模、注塑模、

29、 熱壓模和鍛模中。四cae技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的發(fā)展方向模具cae技術(shù)在傳統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上還要不斷的適應(yīng)新的環(huán)境和新的挑戰(zhàn)， 尋求新的發(fā)展。1.逐步提高c ae系統(tǒng)的智能化程度。人工智能是計(jì)算機(jī)的幾大功能之一， 將人工智能引入cae系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián) 想和判斷的能力，從而達(dá)到設(shè)計(jì)自動(dòng)化的目的。目前提高智能化程度的路徑有 兩條：一是繼續(xù)研究專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用；二是開(kāi)展k be (基于知識(shí)工程)技 術(shù)的研究，主要是開(kāi)發(fā)基于kbe的專用工具，如ugtt中的k f (knowledg e fusion)。2研究模具的運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)，即沖模的沖壓過(guò)程與注射模的運(yùn)動(dòng)仿真。因 為沖模與注射模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在沖壓與注射過(guò)程中，一些模具零件的運(yùn)動(dòng)難免 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，特別是級(jí)進(jìn)模還可能存在條料運(yùn)動(dòng)與模具運(yùn)動(dòng)的干涉，而在設(shè) 計(jì)中這些現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，故只有采用仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上顯示其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即 時(shí)改正錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)，以避免牛產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題。3協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為模具設(shè)計(jì)的主要方向，制造業(yè)垂直整合的模式使得 世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。模具企 業(yè)間通過(guò)inte rnet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地協(xié)同設(shè)計(jì)和制造。根據(jù)