【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雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(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展。該機能進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，并可進行在線精度測量，以保證實現(xiàn)高精度加工。為了確認加工形狀有無異常或殘缺， CAM 系統(tǒng)還可實現(xiàn)仿真加工。在電火花加工技術(shù)進步的同時，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” 標志的機床不能進入歐共體市場，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 設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，新一代模具軟件應建立在從模具設計實踐中歸納總結(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)設計與計算方法的模仿，而是在先進設計理論的指導下 ，充分運用本領域?qū)＜业呢S富知識和成功經(jīng)驗，其設計結(jié)果必然具有合理性和先進性。 新一代模具軟件以立體的思想、直觀的感覺來設計模具結(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到相當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，既要對多方案進行篩選，又要對模具設計過程中的合理性和經(jīng)濟性進行評估，并為模具設計者提供修改依據(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 零部件之間相互關系的裝配特征，實現(xiàn)零部件的關聯(lián)，因而能有效保證模具的質(zhì)量。 先進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 清華大學最先引進了美國 3D公司的 SLA250(立體光刻或稱光敏樹脂激光固化 )設備與技術(shù)并進行開發(fā)研究，經(jīng)幾年努力，多次改進，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)模具進行板材曲面成形的又一先進制造技術(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。吉林工大承擔了有關無模成形的國家重點科技攻關項目，已自主設計并制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備。我國這項技術(shù)與美國的麻省理工學院、日本東京大學、日本東京工業(yè)大學相比，在理論研究 和實際應用方面均處領先地位，目前正向著推廣應用方面發(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用。一汽模具制造有限公司設計制造了 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，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形，凸凹模間隙采用進口專用蠟片準確控制，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)。瑞士汽巴精化有關專家認為可達 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)仍供不應求，特別6 是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的 20%左右，其中，中高檔模具進口比例達 40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成 績，模具進口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進步。 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)展相當快， 2021 年已猛增到 140 億元左右。當前國內(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到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。當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，模具進出口之比為 ﹕ 1，進出口相抵后的凈進口額達 億美元，為世界模具凈進口量最大的國家。 (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)達國家大多是 15～ 20萬美元，有的高達 25～ 30 萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(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)品長期未得到應有的重視，以及多數(shù)國有企業(yè)機制不能適應市場經(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)仍舊稅負過重。模具企業(yè)進行技術(shù)改造引進設備要繳納相當數(shù)量的稅金，影響技術(shù)進步，而且民營企業(yè)貸款十分困難。 ② 人才嚴重不 足，科研開發(fā)及技術(shù)攻關投入太少 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)攻關重視不夠，科研單位和大專院校的眼睛盯著創(chuàng)收，導致模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關方面投入太少，致使模具技術(shù)發(fā)展步伐不大，進展不快。 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)進步較快，已能提供比較成套的高精度加工設備，但與國外裝備相比，仍有較大差距。 雖然國內(nèi)許多企業(yè)已引進許多國外先進設備，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，引進設備不配套，設備與附件不配套現(xiàn)象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較妥善的解決。 ④ 專業(yè)化、標準化、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。模具標準化水平低，模具標準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)模具鋼與國外進口鋼材相比有較大差距。塑料、板材、設備性能差，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)已達到 23 微米。1 微米精度的模具也將上市。 多功能復合模具將進一步發(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，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應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雜程度也將提出越來越高的要求。 以塑代鋼、以塑代木的進程一步加快，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)設計 設計要求 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)指標知： POM 的收縮率為 s ~ ? ? 。 查表 213[3]知：當 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。所給要求未標注公差等級 ，按 MT5 級計算 ，各尺寸都符合要求。 脫模斜度設計 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， 所給標準塑件沒有設置脫模斜度， 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?。撼尚蜁r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]