【正文】 轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 (像數(shù)控銑一樣 )，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。 最近，日本三菱公司推出了 EDSCAN8E 電火花創(chuàng)成加工機床又有新的進(jìn)展。該機能進(jìn)行電極損耗自動補償，在 Windows95 上為該機開發(fā)的 專用 CAM 系統(tǒng)，能與 AutoCAD等通用的 CAD 聯(lián)動，并可進(jìn)行在線精度測量，以保證實現(xiàn)高精度加工。為了確認(rèn)加工形狀有無異?；驓埲?， CAM 系統(tǒng)還可實現(xiàn)仿真加工。在電火花加工技術(shù)進(jìn)步的同時，電火花加工的安全和防護技術(shù)越來越受到人們的重視，許多電加工機床都考慮了安全防護技術(shù)。目前歐共體已規(guī)定沒有 “CE” 標(biāo)志的機床不能進(jìn)入歐共體市場，同時國際市場也越來越重視安全防護技術(shù)的要求。 目前，電火花加工機床的主要問題是輻射騷擾，因為它對安全、環(huán)保影響較大，在國際市場越來越重視 “ 綠色 ” 產(chǎn)品的情況下，作為模具加工的主導(dǎo) 設(shè)備電火花加工機床的 “ 綠色 ” 產(chǎn)品技術(shù)，將是今后必須解決的難題。 新一代模具 CAD/CAM 軟件技術(shù) 4 目前，英、美、德等國及我國一些高等院校和科研院所開發(fā)的模具軟件，具有新一代模具 CAD/CAM 軟件的智能化、集成化、模具可制造性評價等特點。羅百輝表示，新一代模具軟件應(yīng)建立在從模具設(shè)計實踐中歸納總結(jié)出的大量知識上。這些知識經(jīng)過了系統(tǒng)化和科學(xué)化的整理，以特定的形式存儲在工程知識庫中并能方便地被模具所調(diào)用。在智能化軟件的支持下，模具 CAD 不再是對傳統(tǒng)設(shè)計與計算方法的模仿，而是在先進(jìn)設(shè)計理論的指導(dǎo)下 ，充分運用本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識和成功經(jīng)驗，其設(shè)計結(jié)果必然具有合理性和先進(jìn)性。 新一代模具軟件以立體的思想、直觀的感覺來設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，所生成的三維結(jié)構(gòu)信息能方便地用于模具可制造性評價和數(shù)控加工，這就要求模具軟件在三維參數(shù)化特征造型、成型過程模擬、數(shù)控加工過程仿真及信息交流和組織與管理方面達(dá)到相當(dāng)完善的程度并有較高集成化水平。衡量軟件集成化程度的高低，不僅要看功能模塊是否齊全，而且要看這些功能模塊是否共用同一數(shù)據(jù)模型，是否以統(tǒng)一的方式形成全局動態(tài)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，以支持模具設(shè)計、制造、裝 配、檢驗、測試及投產(chǎn)的全過程。 模具可制造性評價功能在新一代模具軟件中的作用十分重要，既要對多方案進(jìn)行篩選，又要對模具設(shè)計過程中的合理性和經(jīng)濟性進(jìn)行評估，并為模具設(shè)計者提供修改依據(jù)。 在新一代模具軟件中，可制造性評價主要包括模具設(shè)計與制造費用的估算、模具可裝配性評價、模具零件制造工藝性評價、模具結(jié)構(gòu)及成形性能的評價等。新一代軟件還應(yīng)有面向裝配的功能，因為模具的功能只有通過其裝配結(jié)構(gòu)才能體現(xiàn)出來。采用面向裝配的設(shè)計方法后，模具裝配不再是逐個零件的簡單拼裝，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既能描述模具的功能，又可定義模具 零部件之間相互關(guān)系的裝配特征，實現(xiàn)零部件的關(guān)聯(lián)，因而能有效保證模具的質(zhì)量。 先進(jìn)的快速模具制造技術(shù) （ 1）、激光快速成型技術(shù) (RPM)發(fā)展訊速，我國已達(dá)到國際水平，并逐步實現(xiàn)商品化。世界上已經(jīng)商業(yè)化的快速成形工藝主要有 SLA(立體光刻 )、 LOM(分層分體制造 )、SLS(選擇性激光燒結(jié) )、 3DP(三維印刷 )。 5 清華大學(xué)最先引進(jìn)了美國 3D公司的 SLA250(立體光刻或稱光敏樹脂激光固化 )設(shè)備與技術(shù)并進(jìn)行開發(fā)研究，經(jīng)幾年努力，多次改進(jìn)，完善、推出了 “M RPMS型多功能快速原型制造系統(tǒng) ”( 擁有分層實體制造 SSM、熔融擠壓成型 MEM)，這是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界唯一擁有兩種快速成形工藝的系統(tǒng) (國家專利 )，具有較好的性能價格比。 （ 2）、無模多點成形技術(shù)是用高度可調(diào)的沖頭群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進(jìn)行板材曲面成形的又一先進(jìn)制造技術(shù)，無模多點成形系統(tǒng)以 CAD/CAM/CAT 技術(shù)為主要手段，快速經(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動成形。吉林工大承擔(dān)了有關(guān)無模成形的國家重點科技攻關(guān)項目，已自主設(shè)計并制造了具有國際領(lǐng)先水平的無模多點成形設(shè)備。我國這項技術(shù)與美國的麻省理工學(xué)院、日本東京大學(xué)、日本東京工業(yè)大學(xué)相比，在理論研究 和實際應(yīng)用方面均處領(lǐng)先地位，目前正向著推廣應(yīng)用方面發(fā)展。 （ 3） 樹脂沖壓模具首次在國產(chǎn)轎車的試制中得到成功應(yīng)用。一汽模具制造有限公司設(shè)計制造了 12套樹脂模具用于全新小紅旗轎車的改型試制，這 12套模具分別是行李箱、發(fā)動機罩、前后左右翼子板等大型復(fù)雜內(nèi)外覆蓋件的拉延模具，其主要特點是模具型面以 CAD/CAM 加工的主模型為基準(zhǔn)，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形，凸凹模間隙采用進(jìn)口專用蠟片準(zhǔn)確控制，模具的尺寸精度高，制造周期可縮短二分之一至三分之二，制造費用可節(jié)省 1000 萬元左右 (12 套模具 )。 為我國轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了一條新途徑，屬國內(nèi)首創(chuàng)。瑞士汽巴精化有關(guān)專家認(rèn)為可達(dá) 90 年代國際水平。 （ 4） 現(xiàn)場化的模具檢測技術(shù)精密模具的發(fā)展對測量的要求越來越高。精密的三坐標(biāo)測量機，長期以來受環(huán)境的限制，很少在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。新一代三座標(biāo)測量機基本上都具有溫度補償及采用抗振材料，改善防塵措施，提高環(huán)境適應(yīng)性和使用可靠性，使其能方便地安裝在車間使用，以實現(xiàn)測量現(xiàn)場化的特點。 我國的模具工業(yè)的現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政 策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括香港、臺灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2萬家，從業(yè)人員約 50 萬人， “ 九五 ” 期間的年增長率為 13%， 2021 年總產(chǎn)值為 270 億元，占世界總量的 5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為 1/3 左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別6 是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個模具市場來看，進(jìn)口模具約占市場總量的 20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá) 40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成 績，模具進(jìn)口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。 目前，我國的模具正處在告訴增長時期，尤其是塑料模具近年來發(fā)展相當(dāng)快， 2021 年已猛增到 140 億元左右。當(dāng)前國內(nèi)塑料模具市場以塑料模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具，這是與工程塑料的快速發(fā)展分不開的。預(yù)測塑料建材件模具需求量將增長較快。 但是，我們國家的模具產(chǎn)業(yè)并不是完美的。 雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家許多。當(dāng)前存在的問題和差距主要表現(xiàn)在以下幾方面： (1) 總量供不應(yīng)求 國內(nèi)模具自配率只有 70%左右。其中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率只有50%左右。 (2) 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)均不合理 我國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá)60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是 “ 大而全 ” 、 “ 小而全 ”的組織形式，而國外大多是 “ 小而專 ” 、 “ 小而精 ” 。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。 2021 年，模具進(jìn)出口之比為 ﹕ 1，進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口額達(dá) 億美元，為世界模具凈進(jìn)口量最大的國家。 (3) 模具產(chǎn)品水平大大低于國際水平，生產(chǎn)周期卻高于國際水平 產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在模具的精度、型腔表面粗糙度、壽命及結(jié)構(gòu)等方面。 (4) 開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳 我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是 15～ 20萬美元，有的高達(dá) 25～ 30 萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè) 還沿用過去作坊式管理，真正實現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 7 造成上述差距的原因很多，除了歷史上模具作為產(chǎn)品長期未得到應(yīng)有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應(yīng)市場經(jīng)濟之外，還有下列幾個原因： ① 國家對模具工業(yè)的政策支持力度還不夠 雖然國家已經(jīng)明確頒布了模具行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策，但配套政策少，執(zhí)行力度弱。目前享受模具產(chǎn)品增值稅的企業(yè)全國只有 185 家，大多數(shù)企業(yè)仍舊稅負(fù)過重。模具企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造引進(jìn)設(shè)備要繳納相當(dāng)數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進(jìn)步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。 ② 人才嚴(yán)重不 足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)投入太少 模具行業(yè)是技術(shù)、資金、勞動密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，掌握并且熟練運用新技術(shù)的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊張。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導(dǎo)致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進(jìn)展不快。 ③ 工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低 近年來我國機床行業(yè)進(jìn)步較快，已能提供比較成套的高精度加工設(shè)備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。 雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進(jìn)許多國外先進(jìn)設(shè)備，但總體的裝備水平比國外許多企業(yè)低很多。由于體制和資金等方面的原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較妥善的解決。 ④ 專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作能力差 由于長期以來受 “ 大而全 ”“ 小而全 ” 影響，模具專業(yè)化水平低，專業(yè)分工不細(xì)致，商品化程度低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 40﹪左右，其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不暢，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對 模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。 ⑤ 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 8 模具材料性能、質(zhì)量和品種問題往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設(shè)備性能差，也直接影響模具水平的提高。 我國模具行業(yè)的發(fā)展趨勢 [1] 模具日趨化。 模具的精度將越來越高。 10 年前精密模具的精度一般為 5微米，現(xiàn)已達(dá)到 23 微米。1 微米精度的模具也將上市。 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高。 隨著塑料成型工藝的不段發(fā)展與改進(jìn)，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。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)量和就降低模具制造成本。 快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。 隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。 以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 模具 技術(shù)含量將不斷提高。 9 第二章 儀表蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計要求 表 21 單位： mm 材 料 尺寸序號 A B C D E F G H POM 110 70 65 75 105 13 10 90 塑件成型工藝的可行性分析 及 修改說明 產(chǎn)品的 可行性分析主要包括 ：產(chǎn)品尺寸精度 分析 ；脫模斜度 檢測 ；塑件厚度及其均勻性 檢測 ； 圓角設(shè)計 。 塑件的修正：對于塑件的精度、壁厚、拔模斜度、圓角等不合理之處加以更正說明，在不影響使用的前提下提出合理可行性 的更正 措施，以利于工業(yè)生產(chǎn) 。 產(chǎn)品精度分析 注 塑 用材料為 POM， 查主要技術(shù)指標(biāo)知： POM 的收縮率為 s ~ ? ? 。 查表 213[3]知：當(dāng) s 0~1? ? 時，塑件能得到的高精度為 MT2 級 ，一般精度為 MT3 級，未注公差為 MT5 級。所給要求未標(biāo)注公差等級 ，按 MT5 級計算 ，各尺寸都符合要求。 脫模斜度設(shè)計 由于注塑件在開模冷卻時會產(chǎn)生收縮，對型芯產(chǎn)生一個包緊力， 所給標(biāo)準(zhǔn)塑件沒有設(shè)置脫模斜度， 使得塑件脫模困難 ，過大的推出力推出時易拉壞插傷塑件。在不影響塑件使用的前提下，為了便于塑件脫模，在塑件的內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計一定的脫模斜度。 表 22 單邊脫模斜度推薦值 [3] 脫模高度 \mm 18~30 30~50 50~80 ABS 39。145? 39。130? 39。115? 塑件內(nèi)外表面的脫模高度為 60mm，凸臺的高度為 25mm，所以脫模斜度分 別 取 39。115? 和39。145? 。 在模具模型下進(jìn)行拔模檢測結(jié)果如 圖 22所示 ： 10 圖 22 分析： 內(nèi)表面全為負(fù)角，外表面全為正角，可正常拔模。 塑件壁厚分析 塑件壁厚對質(zhì)量的影響 [3]： 壁厚過小：成型時流動阻力大， 熔體 難以充滿型腔； 壁厚過大：易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等缺陷；增加冷卻時間，降低生產(chǎn)效率。 表 23 ABS 的建議壁厚值 [3]