【編者按】工業(yè)不死腥默，模具永生彼窥，科技的發(fā)展將繼續(xù)促進(jìn)工業(yè)的革命，而模具行業(yè)也會在變革當(dāng)中邁向更高級的智能化發(fā)展階段匿微。

有工業(yè)的地方就有模具写阐。無論是個(gè)性化定制的金銀首飾，抑或是批量生產(chǎn)的日常用品翎味，都離不開模具簿翔，所以模具被譽(yù)為“工業(yè)之母”乃實(shí)至名歸。從古代的青銅鼎鑄造到現(xiàn)代的汽車生產(chǎn)瓢宝，模具涵蓋了各行業(yè)的眾多生產(chǎn)工藝，是一門既古老而又不斷與時(shí)俱進(jìn)的行業(yè)锈犯∮镅椋縱觀模具行業(yè)的發(fā)展歷程，從最初的純手工制作模具献爷，到模具的機(jī)械加工澜驮，再到如今引入了數(shù)字化設(shè)計(jì)與自動控制的模具數(shù)控加工，模具在精度惋鸥、難度不斷提高且生產(chǎn)周期不斷縮短的同時(shí)杂穷，純手工制作的工序在不斷減少。隨著3D打印卦绣、智能機(jī)床耐量、高精度的三維測量設(shè)備、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)以及機(jī)器人等技術(shù)的日趨成熟滤港，模具生產(chǎn)正朝著智能制造的方向發(fā)展廊蜒。

在眾多的新技術(shù)中，最早應(yīng)用到模具行業(yè)的當(dāng)屬3D打印了溅漾。

在模具的設(shè)計(jì)山叮、制作及維護(hù)三個(gè)主要環(huán)節(jié)中，都能找到3D打印的應(yīng)用案例添履。在模具設(shè)計(jì)開發(fā)之前屁倔，會有一個(gè)完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程。引入3D打印輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)暮胧，不但可以降低產(chǎn)品實(shí)樣的研制費(fèi)用蛹暗，而且大幅縮短了開發(fā)的周期。模具的優(yōu)勢在于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)磕泡，但鑒于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的制約伺亭，新產(chǎn)品推出市場前通常得先開模具缅坯。如果市場反應(yīng)良好，模具能投入到批量生產(chǎn)呀埠，自然皆大歡喜怠播；倘若市場反應(yīng)平平，新產(chǎn)品沒有批量生產(chǎn)的意義颠请，那么前期開發(fā)的模具都將浪費(fèi)块启。如果用3D打印機(jī)生產(chǎn)出小批量新產(chǎn)品探索市場，可節(jié)省前期模具的開發(fā)周期及費(fèi)用誉倦，即便是用3D打印代替部分配件魔踱，也可節(jié)省一筆模具開發(fā)費(fèi)用。然后根據(jù)市場反饋的信息肿夜，對反應(yīng)良好的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)后再開模生產(chǎn)桶求，有的放矢的效果并非打魚撒網(wǎng)所能及。模具設(shè)計(jì)的合理性直接影響到模具制作的精度色查、工藝以及使用壽命薯演，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，用3D打印機(jī)將CAD軟件設(shè)計(jì)的模具構(gòu)件打印出來秧了，通過實(shí)際的裝配進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性跨扮。

進(jìn)入到模具制作的環(huán)節(jié)，3D打印應(yīng)用就更廣了验毡。對于尺寸精度要求高而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料模衡创，通常在正式開模前會先做一套試驗(yàn)?zāi)！Ｅc正式模相比晶通，試驗(yàn)?zāi)５牟牧蠌?qiáng)度低璃氢、而且結(jié)構(gòu)精簡，只需為正式模提供實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)以供驗(yàn)證即可狮辽。盡管如此拔莱，試驗(yàn)?zāi)５馁M(fèi)用以及生產(chǎn)周期仍然可觀。借助3D打印技術(shù)隘竭，將模腔以及抽芯等部件直接打印出來塘秦，再結(jié)合傳統(tǒng)的模具組立方式，可大幅降低模具的生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)成本劲吐。以3D打印代替數(shù)控加工钩厕、電火花等多種加工工藝，使模具的加工與調(diào)試以及配件尺寸的調(diào)整變得相當(dāng)便捷拣九。目前應(yīng)用在工業(yè)級小批量產(chǎn)品打印以及3D打印試驗(yàn)塑料模中舌恒，Stratasys公司的Objet500Connex3打印機(jī)配合DigitalABS材料是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。

前面所講述的都是塑料3D打印的應(yīng)用含薄，在正式模具的制作中瞒籍，還會用到金屬3D打印的工藝枕褂。在塑料模具中，冷卻是其中一個(gè)很重要的工藝環(huán)節(jié)奇忆，合理的冷卻系統(tǒng)可在確保塑料件尺寸精度高桌蟋、產(chǎn)品變形小的前提下，盡量縮短產(chǎn)品的注塑時(shí)間享处，以提高生產(chǎn)效率篮踏。傳統(tǒng)的工藝是在模具型腔板與行位(抽芯滑塊)上通過鉆孔、堵孔等方式加工出一個(gè)直線框式的運(yùn)水系統(tǒng)喝撒。此法雖然可以借助銑床你踩、搖臂鉆床等設(shè)備加工出來，但運(yùn)水系統(tǒng)往往與產(chǎn)品的形狀相去甚遠(yuǎn)讳苦，造成冷卻不均勻带膜，導(dǎo)致生產(chǎn)效率上不去。如__果根據(jù)產(chǎn)品的形狀設(shè)計(jì)出運(yùn)水系統(tǒng)鸳谜，可使模具的冷卻更加均勻膝藕，縮短了產(chǎn)品的冷卻時(shí)間，提高其品質(zhì)與生產(chǎn)效率卿堂。這種冷卻結(jié)構(gòu)我們稱之為隨形冷卻系統(tǒng)，由于內(nèi)部的運(yùn)水管道彎彎曲曲懒棉，非常規(guī)方法所能加工草描，因此這類型腔板與行位需要用金屬3D打印機(jī)直接打印出來。從2016廣州國際模具展覽會上了解到策严，國內(nèi)某金屬3D打印公司報(bào)價(jià)為6000元/kg穗慕，因此，目前金屬3D打印主要還是適用于精密模具的特殊零部件加工妻导。

模具完成并投入生產(chǎn)意味著進(jìn)入了維護(hù)階段逛绵，在這個(gè)階段通常會遇到因產(chǎn)品細(xì)節(jié)需要局部調(diào)整的改模以及模具損壞的維修。

3D打印輔助激光補(bǔ)焊

如附圖所示是一款遙控器的塑料模修改的案例央垢，按客戶要求需要在電池倉加一個(gè)缺口简揍。由于修改的部位在模腔的曲面上且較為精細(xì)，決定采用激光補(bǔ)焊加電火花加工的方案泞征。之所以不選用成本更低的氬弧焊碑裤，一是因?yàn)槠溥^多的焊肉會增加電火花加工的成本，二是容易造成模腔的棱角部位發(fā)生熔融坍塌无俏，三是因?yàn)槠浒l(fā)熱大电动，容易造成模具變形。用激光補(bǔ)焊來修復(fù)金屬表面的一些缺陷部位較為直觀猿饿、易操作褂洽，但是在模腔的曲面上增加一個(gè)有尺寸要求的配合部位就不是那么容易了乖阐。特別是普通的焊接車間，通常不具備2D或3D視圖軟件痛祈，而且焊接師傅的看圖能力有限亦誊，口述或者簡單的文字說明很難得到一個(gè)相對精準(zhǔn)的焊接效果。因此我們使用桌面級的FDM打印機(jī)將模具該部分的最終形狀打印出來蔚便，工人可以直觀地進(jìn)行補(bǔ)焊毙玻，并通過卡尺的測量準(zhǔn)確地控制電火花的加工余量。

除了3D打印廊散，其他各種黑科技比如AR桑滩、機(jī)器人的應(yīng)用，也將深度改變傳統(tǒng)模具廠的生產(chǎn)流程允睹。

現(xiàn)在的模具廠大多已使用CAD/CAM/CAE軟件進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)运准，與最初的手工繪圖、手工做模相比缭受，無論是精度還是生產(chǎn)周期都是一個(gè)質(zhì)的飛躍胁澳。

盡管如此，在模具的設(shè)計(jì)米者、生產(chǎn)及維護(hù)等環(huán)節(jié)中韭畸，所有的數(shù)據(jù)主要還是靠圖樣傳遞，即便是無紙化辦公蔓搞，大多也是引入數(shù)字終端作為傳輸載體胰丁，人性化的反饋與互動還停留在基礎(chǔ)層面。假如我們在現(xiàn)有基礎(chǔ)上引入智能模具管理系統(tǒng)以及AR技術(shù)喂分，模具廠的各個(gè)環(huán)節(jié)以及人與人熔又、人與設(shè)備的互動將更加緊密便捷。用AR輔助設(shè)計(jì)吱裙，可讓三維模型跳出顯示器非宝，設(shè)計(jì)師可以從任意角度視圖，通過虛擬手動拆解模具臭颈，使結(jié)構(gòu)的可行性得到更直觀的驗(yàn)證券转。當(dāng)操作員戴上具有AR功能的防護(hù)眼鏡進(jìn)入數(shù)控車間時(shí)，鏡片上自動顯示出當(dāng)前的加工任務(wù)及其所需的工具伺狮，按加工的流程指引操作員進(jìn)行工具準(zhǔn)備恤朝。在加工過程中，系統(tǒng)將給出溫馨的安全提示版绢，如偵測到違規(guī)操作棕虫，將立即給出安全警告，確保操作人員的工作安全玄冬。當(dāng)加工任務(wù)完成后第哲，智能管理系統(tǒng)還將指引操作人員進(jìn)行工具保養(yǎng)以及現(xiàn)場環(huán)境的清理训木。進(jìn)入到模具裝配階段，AR防護(hù)鏡的作用就更大了财岔。工作臺上將浮現(xiàn)出模具的3D虛擬裝配模型风皿，配模師傅只需觸摸相關(guān)的配件即可獲取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以及實(shí)際工件的數(shù)據(jù)，并將提示相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)裝配方法以及所需的工具匠璧。如果在模具配作中使用新的工藝桐款，智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能會自動將其錄入生成新的工藝方案。在模具的拋光處理過程中夷恍，AR防護(hù)鏡甚至還起到照明魔眨、拍攝放大功能，結(jié)合模具裝配機(jī)器人酿雪，使配模師傅的雙手能有更多的自由度遏暴。

工業(yè)不死，模具永生指黎，科技的發(fā)展將繼續(xù)促進(jìn)工業(yè)的革命朋凉，而模具行業(yè)也會在變革當(dāng)中邁向更高級的智能化發(fā)展階段。

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