現代模具設計技術的現狀及發展趨勢

張萬東

摘要：近年來，全球制造業正以垂直整合的模式向亞太地區轉移，我國正成為世界制造業的重要基地。據權威報告，中國已成為世界第一制造大國。作為產品制造的重要工藝裝備，國民經濟基礎工業之一的模具工業將直面競爭的第一線。

關鍵詞：現代模具;設計技術現狀;發展趨勢

一、模具在現代工業中的重要性

模具是一種有一定形狀與尺寸的型腔工具，與模具內各種系統或輔助機構配合使用，將各種高溫液態的材料（塑料或金屬合金等）填充至模具型腔內，即可生產出具有特定的形狀、尺寸、功能和質量的工業零件。在電子、汽車、電機、儀器、電器、儀表、家電和通信等產品中，60%-80%的零部件依靠模具成型。用模具生產出來的零件其高精度、高復雜度、高一致性、高生產率和低消耗是其他加工工藝所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界的模具年產值約有600億美元，日、美等工業發達國家的模具工業產值已超過機床工業產值;從1997年開始，我國模具工業產值也超過了機床工業產值。模具生產技術水平的高低已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力，在國際上被稱為“工業之母”，對國民經濟的發展起著毋庸置疑的關鍵作用。

二、現代模具設計技術的未來發展展望

2.1多集成化

現代的模具設計技術，應當打破以往陳舊的單一化發展模式。同時，將管理技術、人力資源、技術應用都整合在其中，實現多集成化趨勢發展。多集成化的概念，主要表現在學科的綜合性，模具設計不要只局限于模具設計與機械化科學理論之中，而應當是集控制學理論、光學、電磁學、熱學等眾多的理論為一體的集中化現代模具設計技術。

2.2多智能化

從產品的設計到模具的設計，從模具制造到后期的產品成型。在現代模具設計技術的發展中，將會實現全程的智能化操作。同時，模具的設計與相關的操作者，都能夠在相關的科學理論指導下，實現人機的一體化操作，切實的提高模具設計與制作環節的實際工作效率。

2.3網絡化

在現代的模具設計技術中，應用最多的就是相關的設計軟件。那么，隨著信息化技術的發展，模具設計環節所應用的技術性軟件也會不斷的更新升級。那么，現代模具設計同各類網絡化軟件的應用，能夠極大的提高模具的設計技術，設計出最具創造性的模具產品，為模具生產企業帶來更多的經營效益。

2. 4三維化

隨著工業化的發展，對模具的設計技術要求也會不斷的提高。而原有的二維化模具設計，已經無法滿足模具設計的現實需求。在一定程度上，也無法與集成化與現代化的生產技術相適應。因而，現代模具設計技術的未來發展趨勢，將會實現制造、分析與設計三維化的模具設計。而隨著無紙化現代模具設計軟件的進一步發展，三維數字化的模型也終將形成與發展。并且，應用于實際的產品結構CAE分析、信息共享與和集中化管理、成型過程的模擬、數控加工、模具可制造性的實時評價等。

2.5產品的數據化管理

所謂的產品數據化管理，即PDM。它是用于管理產品的零部件信息、權限信息、結構信息、CAD文件信息、文檔信息、配置信息等，并對所有系那個過產品的過程，如管理運行與過程定義等，進行管理的一種數據化信息管理技術。在一定程度上，PLM將是現代模具設計技術必然的發展趨勢，也終將引領現代模具設計技術發展的新空間。不僅能夠有效的提高模具的生產效率，還恩能夠夠更為合理的管理產品實際的生命周期，有效的提高數據、圖紙與文檔的實際利用率，規范化整體的工程流程。

三、模具設計的內容

3.1制品工藝分析與設計

在設計制品時，應使其具有良好的成型工藝性，因為良好的工藝性可以減少材料的消耗，使工序減少，模具結構簡單而壽命提高，產品質量穩定，操作簡單等。設計時，一般先提出各種可行的成型工藝方案，然后綜合考慮產品質量、生產效率、設備占用情況、模具制造和壽命、工藝成本、操作、安全等方面，確定最佳的成型工藝方案。最后，根據確定的成型工藝方案和制品的形狀特點、精度要求、生產批量、模具加工條件等，選定模具類型及結構型式，并進行必要的設計計算。

3.2模具成型零件設計

模具成型零件主要是指模具上與制品形體相吻合零件，即模具凹模和凸模或者成型鑲件。模具成型零件的設計通常是指凸模和凹模上的型芯和型腔的設計，要求型芯和型腔的形狀、結構、尺寸、精度等都必須與合格制品及其生產要求一致。

3.3模具整體結構設計

1）精度的設計：模具精度主要指模具及其各零部件之間的位置精度、形狀精度、尺寸精度、配合精度、導向精度等。模具精度設計是指在模具設計時，通過進行嚴格的尺寸、精度等的設計及計算，來保證最終模具的各種精度及可靠性。2）導向裝置的設計：模具運動方向的導向，是由導向裝置來保證的。同時，導向裝置對模具間隙的均勻性，精確合模運動還起定位的作用。常用的導向裝置有導柱與導套組成的導向裝置（含滑動和滾動配合），導板導向裝置（含一般導板副和自潤滑導板副），滑塊與導軌組成的斜抽芯導向和沖模送料的導料板導向等四種。3）脫模、卸料與抽芯的設計：注塑模與壓鑄模的脫模，通常采用在型面上設計拔模斜度，同時在定模上設置頂件機構。沖模的卸料，通常采用在凹模上設計漏料孔漏料，在凸模上設計打料機構或設計氣孔以及用壓縮空氣吹料等方法。注塑模與壓鑄模的抽芯機構，通常采用斜楔抽芯機構、液壓缸抽芯機構以及齒輪機構等方法。4）進料與冷卻系統設計：沖模的送料及安全機構設計，注塑模和壓鑄模的進料與澆注系統設計、冷卻系統設計，都是進行模具整體設計的關鍵技術，其中采用的一些零件和元件，均已形成標準產品，以便用戶在設計時選用。5）支承與緊固的設計：模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或動模）和下模座（或定模）兩部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件，在壓鑄模和注塑模的定模部分還設置有頂料機構。模座也是送料機構、抽芯機構的支承部件。

結語

現代制造技術中需要大量的模具，兩者之間相互促進，共同發展，現代制造技術刺激了模具技術的發展進步，模具技術的發展進步反過來又改進和提高現代制造技術。應該在時代發展的背景下，利用現代科技，促進模具和現代制造技術的發展。

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