模具行业现状与发展趋势研究论文

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[摘要]本文介绍了当前模具行业模具设计与制造技术的现状，尤其是CAD/CAE/CAM集成技术，并对模具技术的发展趋势做出了分析。

[关键词]现代模具设计制造CAD/CAE/CAM

一、前言

我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。

二、现代模具的设计

将客户提供的图纸或计算机文件资料输入电脑，使用CAD/CAE进行设计并做模拟实验，得出所需要的计算机文件，在此设计过程中，系统可进行图纸编辑。设计完成的模具零部件可使用电脑系统的实体成型功能将其显示出来，以便观察设计的正确性及可能需要进行优化处理,之后还可以借助系统功能进行强度、模温、塑料流动状态等模拟测试。如果发现设计有误可重新修改设计。

模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。它使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形（型）工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。

目前，世界上大型的CAD/CAE/CAM软件系统有英国Delcam公司的系列化软件；以色列Cimatron公司的Cimatron系统；澳大利亚Modflow公司的软件MPA、MPX、MPI；美国PTC公司CAD/CAE/CAM集成软件系统Pro/E；美国EDS公司的UG；美国Solidworks公司的Solidworks软件；C-mold公司的注塑模CAE软件C-mold；近年来，我国自主开发的有上海交大的冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压CAD/CAE/CAM系统；华中科技大学研制的软件HSC3D4.5F；郑州工业大学Z-mold软件等。

三、现代模具的制造

1.CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造一体化

CAD/CAE/CAM一体化集成技术是现代模具制造中最先进最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统，按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程，该过程都是从CAD/CAE/CAM系统内进行的，其加工程序直接由联机电缆输入加工机台，在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能，将零件刀具、刀柄、夹具，平台及刀具移动速度、路径等显示出来，以检查程序编制的正确性。总之在CAD/CAE/CAM系统内编制和模拟加工程序可以充分了解发现的问题，从而在加工之前，将整套加工程序作好完善修改工作，这对于高效、准确的加工模具零件有着相当重要的意义。

2.先进设备在现代模具制造中的作用

现代模具制造的必然趋势,就是机械加工尽可能地取代人工加工，尤其现在数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代设备在工厂中的广泛使用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用CAD/CAE/CAM系统产生的，操作人员工作按照规定的程序装夹工件,配备刀具和操作，机台就能自动地完成加工任务,并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。3.模具材料及表面处理技术

因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大,一般在20%～30%,因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。

模具热处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如TD法）发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。

四、逆向工程

逆向工程即先对制件（所加工的产品）进行扫描生成多种格式的CAD数据，再在另外的CAD/CAE/CAM软件中进行改型设计，该技术是现代模具制造中最流行的模具制造技术。英国雷尼绍公司专门为模具制造开发生产的扫描系统，就可以成功地应用于模具制造的逆向工程中，它不仅可以改善数控机床的性能，扩大数控机床的功能，而且还能提高数控机床的效率。雷尼绍公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone高速扫描机已被青岛海尔、济南轻骑、国家模具中心等单位开始使用。

五、总结与展望

随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。