模具成型【智能制造】的最新发展与应用

■马路科技

前言
模具是制造业的重要工艺基础,在我国模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具 企业有了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业 的发展也相当迅速。规模 经过30多年的发展2万余家模具制造企业(其中规模较大的模具企业近5000家)和60余个全国(中国模具 工业协会)和地区级的模具行业协会。

技术
我国模具技术水平也有了长足进步,CAD/CAM技术已普及, CAE、CAPP、PLM、E​​RP等数字化技术已有一部分企业开始采用,并收到了较好的效果,高速加工、 并行工程、逆向工程、虚拟制造和标準化生产已在一些重点骨干企业实施,我国的模具行业可以生产制造业所需要的几乎全部类型的模具,部分模具的设计制造水平进入了国际先进行列。

产值
中国是模具制造大国,2016年中国模具总产值达2200 亿元,出口模具50亿美元。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、 长壽命、中高档模具及模具标準件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量
及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股 份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角洲 和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快於中西部地 区,南方的发展快於北方。

现有的大型模具企业,正在逐步实现以下技术:
(1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术,提 高模具设计的现代化、信息化、智能化、标準化水平。
(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与 先进制造技术相结合,提高模具加工的自动化水平与生 产效率。
(3)模俱生产企业的信息化管理技术。例如PDM(产 品数据管理)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造 管理信息系统)及INTERMET平台等信息网络技术的应 用、推广及发展。
(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造 技术等。
(5)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、 并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用
(6)模具及模具标準件、重要辅件的标準化技术。
(7)优质、新型模具的研究与开发,如MIM等。
(8)模俱生产企业的现代化管理技术。

模具的发展趋势
1.模具设计CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全,同时各功能模块采用同一数据模型,以实现信息的综合管理与共享,从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程,达到实现最佳效益的目的。
设计软件有NX等, 模流分析软件Moldflow,Modex3D 等。普遍实现全 3D设计,加工。
2.模具检测精密、高效和多功能方向发展现在大型 或者高精度模具企业都配备了三坐标等高精度检测设备。不过随着模具的复杂程度变大,交期短,现在迫 切需要一种全新快速的检测手段来满足模具整个生命 周期的管控。
3D扫描设备随着这几年的发展,精度越来越高,能够达到5~8μm的精度,完全满足模具 的检测。并且结果的直观可见,一目了然的得到整个模俱全部尺寸。
电极的检测一直是模具企业很头痛的 任务,数量多,复杂,并且有放电间隙的存在,不容 易判断结果。
使用3D扫描检测,可以直接扣除放电 间隙的影响,得到实际的结果。模具作为制造技术与 信息技术相结合的产物和最佳表现平台,在《中国制 造2025》智能制造的目标下,将成为“工业 4.0”的主流方向之一。 3D扫描设备,在国内占有率最高的 是德国GOM的ATOS设备。
3、3D打印在模具行业的应用,实现快速模具制作 3D打印模具缩短了整个产品开发周期,并成为驱动 创新的源头。在以往,由于考虑到还需要投入大量资 金制造新的模具,公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产準备时间,以及使现有的设计工具能够快速更新,
3D打印使企业能够承 受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设 计周期跟得上产品设计周期的步伐。这样就进一步加 快了产品开发的速度,提高了灵活性、适应性。在战 略上,它提升了供应链御防延长期限和开发停滞风险的能力,比如从供应商那里获得不合适的模具。

(a)为缸盖气道和水套的组合芯,利用3D打印成型, 提高了组模精度,成型时间仅用19小时。缸盖外模 可用传统方法制作,这样就大大缩短了缸盖的研发时 间,从CAD设计到缸盖铸件图(b)的完成只需约20 天。3D打印水路,可以实现任意形状的冷却通道, 以确保实现随形的冷却,更加优化且均匀,最终导致 更高质量的零件和较低的废品率。此外,更快的除热 显著减少了注塑的周期,因为一般来说冷却时间最高 可佔整个注塑周期的70%。 ■

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