估計目前國內(nèi)模具年產(chǎn)值約為200億元人民幣班域。多年來，我國進(jìn)口模具逐年大幅上升，最高年份接近10億美元懒鉴，而年出口不到1億美元。市場的需求和競爭發(fā)出了振興我國模具碎浇、提高模具制造水平的呼喚临谱。用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制造技術(shù)是我國模具工業(yè)調(diào)整結(jié)構(gòu)、走向現(xiàn)代化的關(guān)鍵奴璃，也是機(jī)床行業(yè)開拓模具制造設(shè)備市場的重要課題悉默。 1　模具制造的特點及對工藝裝備的需求

　　沒有特色的產(chǎn)品是沒有競爭能力的，特色來自市場的需求和對用戶的吸引力苟穆。所以探索模具工業(yè)現(xiàn)代化應(yīng)先研究模具制造的特點和要求抄课。

　　模具制造屬于單件多品種，要有試制性生產(chǎn)雳旅，準(zhǔn)備周期長剖膳，往復(fù)工序多，工序平衡困難，準(zhǔn)確估價難策睛。為縮短周期应胎，國外重視模具結(jié)構(gòu)典型化，零部件標(biāo)準(zhǔn)化闪割，標(biāo)準(zhǔn)件商品化而逞，模具制造(工藝協(xié)作)專業(yè)化。目前國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)化不到30%粪业，與發(fā)達(dá)國家(70%～80%)差距較大黄骇。主要是缺乏高效高精度專機(jī)(有的廠目前仍用60年代用戶自制專機(jī))。生產(chǎn)廠小而多牵巾，使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定倒奋，效率低，形不成規(guī)模效益赂牍。

　　模具按合同生產(chǎn)翰鲸，隨機(jī)性大；影響模具成形因素多相速，模腔復(fù)雜碟渺，造型困難，信息量大突诬；理論聯(lián)系實際(經(jīng)驗)要求高苫拍，設(shè)計工作量大。所以對CAD/CAE/CAM旺隙、DNC方式加工等要求迫切绒极。

　　模具多用于批量無屑加工，工作條件差蔬捷，又要求壽命長垄提，因此對模具材料的要求高、熱處理要求嚴(yán)抠刺，其型腔尺寸精度塔淤、表面粗糙度直接影響制件質(zhì)量，能完成淬火后型面高效精加工的設(shè)備就成為提高模具制造水平的關(guān)鍵速妖。為此高蜂，多年來設(shè)備行業(yè)集中機(jī)器制造冷熱加工技術(shù)和工藝精華，開發(fā)模具加工設(shè)備索王，無論品種丢华、數(shù)量都發(fā)展很快。其中高精度加工和特種加工設(shè)備應(yīng)用較多对番。數(shù)控機(jī)床具有高效码署、精密蒙敦、柔性、自動朝财、集成等優(yōu)點屏烂，特別適合單件復(fù)雜零件制造，可加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的復(fù)雜形狀龟栗，較傳統(tǒng)機(jī)床提高效率3～7倍巾割，所以數(shù)控機(jī)床的廣泛使用成為模具制造現(xiàn)代化的基礎(chǔ)條件。

　　模具制造鉗工勞動量占30%～40%焰醇，主要是型面拋光昧甲、裝配、調(diào)試腿扒、試模驗收等昼牛。國內(nèi)多采用電動、氣動機(jī)械拋光康聂、超聲拋光贰健、電解拋光、磨料流拋光早抠，國外現(xiàn)已發(fā)展自動拋光機(jī)霎烙。據(jù)資料介紹：德國66%的模具廠撬讽，日本蕊连、美國30%的模具廠使用自動拋光機(jī)。國內(nèi)也有單位在研究游昼，目前效果尚不明顯甘苍。由于模具中的許多小孔、窄槽等拋光困難烘豌，國外采用高速銑減少拋光工作量载庭。國內(nèi)在裝配調(diào)試上也制造翻模機(jī)、研合機(jī)等廊佩，但規(guī)格不全囚聚。車間物流設(shè)備也很落后，模具零件在加工周轉(zhuǎn)中常被銹蝕痴坦，既影響產(chǎn)品外觀乃倔，更不利于精密模具的制造。

　　模具制品形狀復(fù)雜遏谭，尤其是精密模具采用普通量具滿足不了測量要求镊僚。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具廠普遍采用三坐標(biāo)測量機(jī)。對三坐標(biāo)測量機(jī)提出高精度思樟、高速度(測量尺寸多)镰钦、可靠径卜、易操作、具有三維掃描數(shù)字化系統(tǒng)箫驻，能高效測量自由曲面等要求芽茄；以減少模具信息轉(zhuǎn)換時間，縮短模具制造周期绍挤。并對探針提出高精度俱篡、小型化、長控針凸协、低壓接觸和非接觸測量的要求颤枪。利用補償降低對環(huán)境的要求，使測量機(jī)能實現(xiàn)廉價淑际、現(xiàn)場高柔性測量或在高精度數(shù)控機(jī)床上實現(xiàn)在線測量的要求畏纲。三坐標(biāo)測量軟件功能要強，才能真正發(fā)揮出柔性測量的優(yōu)越性春缕，達(dá)到信息及制造一體化的要求盗胀。

　　綜上所述，模具制造技術(shù)發(fā)展的需求以信息技術(shù)改造傳統(tǒng)制模技術(shù)锄贼，使模具制造信息以數(shù)字傳遞為主票灰，以反向工程模擬量的數(shù)字化實現(xiàn)復(fù)雜信息轉(zhuǎn)換、傳遞宅荤；以三維造型為先導(dǎo)屑迂，實現(xiàn)CAD/CAE/CAM一體化；以機(jī)械制造冷熱加工技術(shù)為基礎(chǔ)冯键，開發(fā)精密復(fù)雜惹盼、淬硬型面加工的高效數(shù)控機(jī)床為核心，組成企業(yè)并行制造系統(tǒng)惫确；實現(xiàn)高精度诅鹰、高效率、高柔性流沦、高自動化的模具加工笋骡，滿足模具制造對高質(zhì)量、低成本邢窜、長壽命叮盲、短周期、量大秧梨、面廣多層次的需求翁漠。

　　2　模具制造工藝裝備現(xiàn)代化是模具振興的基礎(chǔ)

　　工藝裝備是企業(yè)生產(chǎn)力的實體要素，是物化了的科學(xué)技術(shù)妻行。工藝裝備水平是企業(yè)提高競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)舆焕，是企業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志“慈危現(xiàn)從剖析日本模具工業(yè)發(fā)展來看工業(yè)發(fā)達(dá)國家是怎樣利用工藝裝備更新提高模具制造水平的。

　　50年代日本模具工業(yè)主要用普通機(jī)床棍详，靠人工技能控制杠滓，模具尺寸精度在0.1mm左右，加工質(zhì)量波動較大冒萄，模具水平取決于職工技能臊岸，稱為技能型模具廠。

　　60年代日本模具工業(yè)推廣了仿形銑床和低損耗電火花成形機(jī)尊流，提高了模具制造的自動化程度帅戒，模具尺寸精度可控制在0.05mm左右。加工質(zhì)量主要取決于設(shè)備和靠模崖技、電極制造精度逻住，使企業(yè)進(jìn)入設(shè)備型模具廠。

　　70年代日本模具工業(yè)推廣了數(shù)控銑床迎献、精密數(shù)控線切割機(jī)瞎访。數(shù)控機(jī)床便于補償使模具制造精度達(dá)到0.01mm。具有高效率吁恍、高精度扒秸、高柔性的數(shù)控機(jī)床更適合單件、多品種具有試制性模具的制造冀瓦。企業(yè)擺脫了對工人技能的依賴伴奥，發(fā)展到技術(shù)型模具廠。

　　80年代日本模具工業(yè)推廣了連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床和數(shù)控電火花機(jī)床因摸，使淬火后型腔蜗南、刃口加工精度達(dá)到3～5μm叭蜂。模具CAD/CAM技術(shù)隨著圖形系統(tǒng)侦滩、工藝軟件的成熟唬研，在微機(jī)上可完成較復(fù)雜的三維曲面編程假祝，形成以數(shù)字傳遞為主、以反向工程模擬量掃描數(shù)字化為輔的模具制造信息系統(tǒng)虎内。為適應(yīng)復(fù)雜模具型腔加工開發(fā)了具有NC、TC诅挖、NTC、NC/TC多種加工方式的功能型模具加工中心虚烂。機(jī)床還設(shè)有ATC邮敛、ASC等來減少輔助工時歉摧，提高了自動化程度艇肴。多軸數(shù)控仿形銑叁温、電極成形機(jī)進(jìn)一步提高了效率再悼。CAD/CAE/CAM一體化膝但，機(jī)床群控化(DNC)測量掃描信息傳遞現(xiàn)場化形成DMS(模具制造系統(tǒng))冲九，許多機(jī)床廠推出了先進(jìn)的模具制造系統(tǒng)跟束，使企業(yè)具有高質(zhì)量短周期的技術(shù)保證娘侍，進(jìn)入信息型模具廠泳炉。

　　90年代隨著計算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展，模具CAD/CAM水平提高并推廣花鹅。在大型模具復(fù)雜型腔銑削中廣泛采用五軸數(shù)控銑床氧腰，加工時可方便地使用銑刀周齒呐缸，Z軸采用較大進(jìn)給量，以提高加工質(zhì)量和效率疫谱∽鎏茫可接近三軸聯(lián)動機(jī)床主軸不易接近的地方嚣惭，避免銑刀中心切削工件帶來的弊病虽趋。在一次裝夾中罕擒，可以完成五面加工的模具加工方式俱猪，使多軸聯(lián)動成為現(xiàn)代模具加工設(shè)備的特色之一氧液。

　　隨著高速加工相關(guān)技術(shù)的完善，高速加工銑削迅速發(fā)展沧仿。高速銑削采用小直徑銑刀箍秧，高轉(zhuǎn)速馁筐、周期進(jìn)給量小涂召，能高精度、低表面粗糙度加工60HRC的淬硬鋼件芹扭，把電火花加工和人工修正減至最少，特別適合中小模具加工舱卡。高速銑削的加工速度是電火花加工速度的4～8倍轮锥〗玫觯縮短制模周期舍杜，降低制模成本新娜，在與EDM加工較量中是以集成加工取代了多工序加工既绩。近幾年國外又開發(fā)了第二代數(shù)控高速銑床娶停，集多軸數(shù)控殿腺、大功率肄慨、高速銑削于一體瓮窑，更有利于實現(xiàn)模具型腔高速集成加工寨铸。另外拱屈，在日本發(fā)展了展成電火花成形加工妖啸、電火花數(shù)控銑削加工鸦贩、混粉電火花大面積精加工高坚、線切割粉末加工盆战、水基工作液電火花成形加工等技術(shù)粗排，在不同方面顯示了各自的優(yōu)越性和工序集成化的色彩诈火，使模具制造進(jìn)入了柔性自動化的新階段状答。與此同時冷守，市場競爭促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床廉價化發(fā)展惊科，80年代發(fā)展起來的功能型設(shè)備向量體裁衣的效益型發(fā)展拍摇，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的普及。日本模具工業(yè)就是在模具標(biāo)準(zhǔn)化充活、工廠專業(yè)化蜂莉、設(shè)備現(xiàn)代化中發(fā)展起來的混卵。日本模具工業(yè)產(chǎn)值映穗、勞動生產(chǎn)率幕随、出口皆占世界首位蚁滋，充分顯示了工藝裝備現(xiàn)代化的巨大威力赘淮。

　　3　加速模具制造工藝裝備現(xiàn)代化，拓寬機(jī)床工業(yè)市場

　　眾所周知腔族，數(shù)控技術(shù)是當(dāng)代省力化虑夕、自動化方面最偉大的發(fā)明羽折。數(shù)控機(jī)床的柔性成功地解決了模具制造中的五大命題(單件、復(fù)雜墅波、精密簇像、周期帚棚、成本)芋总，能對市場作出敏捷的反應(yīng)兆性，是提高企業(yè)競爭能力的有效手段套尤，所以數(shù)控機(jī)床已成為模具工藝裝備現(xiàn)代化的核心基礎(chǔ)赋荆。但長期以來受數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性的制約，使我國數(shù)控機(jī)床總是徘徊不前窄潭。80年代隨著改革開放的深化春宣，敞開了機(jī)床進(jìn)口的大門嫉你。國內(nèi)引進(jìn)不少模具設(shè)備，改善了部分模具骨干企業(yè)的設(shè)備狀況，提高了模具制造水平嚷辅。同時流失了大量外匯，并使我國成為世界機(jī)床凈進(jìn)口最多的國家簸搞。國內(nèi)模具市場大(年產(chǎn)量已超過機(jī)床行業(yè))，面廣(模具分10類46小類)趁俊，層次多域仇，靠引進(jìn)解決1.7萬個模具企業(yè)對機(jī)床的需求是不現(xiàn)實的袁挟。由于數(shù)控機(jī)床滿足不了發(fā)展需求钝菲，造成1984年至1996年12年間模具進(jìn)口約增加38倍拘栅，還使國內(nèi)機(jī)床行業(yè)失去了部分市場术偿。國內(nèi)模具價格僅為工業(yè)發(fā)達(dá)國家的1/5～1/3(甚至1/10)角涯，承受大量進(jìn)口設(shè)備折舊和使用中耗費有困難。所以只有生產(chǎn)高性能數(shù)控機(jī)床裝備模具制造工業(yè)腻区，才是機(jī)床行業(yè)振興之路淤写，才能為模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整打下堅實的基礎(chǔ)份良。

　　在重視普及型數(shù)控機(jī)床開發(fā)的同時，應(yīng)看到經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床仍深受用戶歡迎汗忠。如高速走絲電火花線切割機(jī)、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鉆床穿扳、數(shù)控銑床等。因性能價格比較好矛物，能很快形成經(jīng)濟(jì)效益茫死，故經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床在我國尚有較長的市場壽命履羞。應(yīng)該重視具有模具制造特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，如：NC數(shù)控鉆床加工模板上的光孔螺孔吧雹，NC深孔鉆床加工型腔模的冷卻水道孔骨杂，NC拋光機(jī)減輕鉗工體力勞動雄卷，NC沖床提高柔性。

　　90年代開發(fā)的虛擬軸五軸數(shù)控機(jī)床丁鹉，突破了傳統(tǒng)的串聯(lián)床身滑臺式結(jié)構(gòu)，使機(jī)床受力合理榆博，剛性好仲及，結(jié)構(gòu)簡單侧焚，工藝性好锭偿，重量輕摆地，且制造成本低(只有傳統(tǒng)五軸機(jī)床1/3～1/5)挂剪，可實現(xiàn)高速加工增量。利用軟件的復(fù)雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性她打，被譽為本世紀(jì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的最大變革童唧。虛擬軸機(jī)床具有獨特的優(yōu)點栽埠，實用化后必將使五軸數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入一個新階段镐胃，它尤其適合模具復(fù)雜件銑削、磨削和測量躲雅。

　　現(xiàn)代制造技術(shù)向工藝復(fù)合化發(fā)展。如在加工中心上裝高速銑頭進(jìn)行雕刻吏夯，裝磨頭進(jìn)行拋光此蜈，加水簾或抽真空裝置加工石墨電極噪生，采用隨行夾具準(zhǔn)確定位裆赵，加速工序周轉(zhuǎn)跺嗽。反向工程的掃描數(shù)字化使TC加工復(fù)合于數(shù)控加工……。

　　用戶需求桨嫁、市場牽動是技術(shù)創(chuàng)新的動力植兰，又是創(chuàng)新的起點，模具行業(yè)工藝個性強楣导，熟悉用戶工藝更為重要。如：模具材料硬漏匿，強度大缨吸，粗銑要求低速大扭矩、功率大衅洞、機(jī)床剛性強源照，精銑刀具要保證不干涉，刀具直徑小流肢，主軸轉(zhuǎn)速高锁销，轉(zhuǎn)速范圍大。采用高速硬銑期位，可減少電加工和拋光工作量是型腔的加工發(fā)展方向赦牧。型腔加工信息量大，CAD/CAE/CAM一體化择常，三維造型信息共享堰怜，可實現(xiàn)無圖(二維)加工(要DNC接口)，復(fù)雜型腔造型困難的滋戳，可采用逆向工程數(shù)字化掃描钻蔑，解析曲面的可用宏指令編變量程序……。在工藝方面可開發(fā)專家系統(tǒng)奸鸯、模糊控制和各種數(shù)據(jù)庫咪笑，簡化操作，向智能化發(fā)展窗怒。

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