现代模具设计技术的现状及发展趋势

张万东

摘要：近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地。据权威报告，中国已成为世界第一制造大国。作为产品制造的重要工艺装备，国民经济基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线。

关键词：现代模具;设计技术现状;发展趋势

一、模具在现代工业中的重要性

模具是一种有一定形状与尺寸的型腔工具，与模具内各种系统或辅助机构配合使用，将各种高温液态的材料（塑料或金属合金等）填充至模具型腔内，即可生产出具有特定的形状、尺寸、功能和质量的工业零件。在电子、汽车、电机、仪器、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件依靠模具成型。用模具生产出来的零件其高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工工艺所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界的模具年产值约有600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业产值;从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，在国际上被称为“工业之母”，对国民经济的发展起着毋庸置疑的关键作用。

二、现代模具设计技术的未来发展展望

2.1多集成化

现代的模具设计技术，应当打破以往陈旧的单一化发展模式。同时，将管理技术、人力资源、技术应用都整合在其中，实现多集成化趋势发展。多集成化的概念，主要表现在学科的综合性，模具设计不要只局限于模具设计与机械化科学理论之中，而应当是集控制学理论、光学、电磁学、热学等众多的理论为一体的集中化现代模具设计技术。

2.2多智能化

从产品的设计到模具的设计，从模具制造到后期的产品成型。在现代模具设计技术的发展中，将会实现全程的智能化操作。同时，模具的设计与相关的操作者，都能够在相关的科学理论指导下，实现人机的一体化操作，切实的提高模具设计与制作环节的实际工作效率。

2.3网络化

在现代的模具设计技术中，应用最多的就是相关的设计软件。那么，随着信息化技术的发展，模具设计环节所应用的技术性软件也会不断的更新升级。那么，现代模具设计同各类网络化软件的应用，能够极大的提高模具的设计技术，设计出最具创造性的模具产品，为模具生产企业带来更多的经营效益。

2. 4三维化

随着工业化的发展，对模具的设计技术要求也会不断的提高。而原有的二维化模具设计，已经无法满足模具设计的现实需求。在一定程度上，也无法与集成化与现代化的生产技术相适应。因而，现代模具设计技术的未来发展趋势，将会实现制造、分析与设计三维化的模具设计。而随着无纸化现代模具设计软件的进一步发展，三维数字化的模型也终将形成与发展。并且，应用于实际的产品结构CAE分析、信息共享与和集中化管理、成型过程的模拟、数控加工、模具可制造性的实时评价等。

2.5产品的数据化管理

所谓的产品数据化管理，即PDM。它是用于管理产品的零部件信息、权限信息、结构信息、CAD文件信息、文档信息、配置信息等，并对所有系那个过产品的过程，如管理运行与过程定义等，进行管理的一种数据化信息管理技术。在一定程度上，PLM将是现代模具设计技术必然的发展趋势，也终将引领现代模具设计技术发展的新空间。不仅能够有效的提高模具的生产效率，还恩能够够更为合理的管理产品实际的生命周期，有效的提高数据、图纸与文档的实际利用率，规范化整体的工程流程。

三、模具设计的内容

3.1制品工艺分析与设计

在设计制品时，应使其具有良好的成型工艺性，因为良好的工艺性可以减少材料的消耗，使工序减少，模具结构简单而寿命提高，产品质量稳定，操作简单等。设计时，一般先提出各种可行的成型工艺方案，然后综合考虑产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造和寿命、工艺成本、操作、安全等方面，确定最佳的成型工艺方案。最后，根据确定的成型工艺方案和制品的形状特点、精度要求、生产批量、模具加工条件等，选定模具类型及结构型式，并进行必要的设计计算。

3.2模具成型零件设计

模具成型零件主要是指模具上與制品形体相吻合零件，即模具凹模和凸模或者成型镶件。模具成型零件的设计通常是指凸模和凹模上的型芯和型腔的设计，要求型芯和型腔的形状、结构、尺寸、精度等都必须与合格制品及其生产要求一致。

3.3模具整体结构设计

1）精度的设计：模具精度主要指模具及其各零部件之间的位置精度、形状精度、尺寸精度、配合精度、导向精度等。模具精度设计是指在模具设计时，通过进行严格的尺寸、精度等的设计及计算，来保证最终模具的各种精度及可靠性。2）导向装置的设计：模具运动方向的导向，是由导向装置来保证的。同时，导向装置对模具间隙的均匀性，精确合模运动还起定位的作用。常用的导向装置有导柱与导套组成的导向装置（含滑动和滚动配合），导板导向装置（含一般导板副和自润滑导板副），滑块与导轨组成的斜抽芯导向和冲模送料的导料板导向等四种。3）脱模、卸料与抽芯的设计：注塑模与压铸模的脱模，通常采用在型面上设计拔模斜度，同时在定模上设置顶件机构。冲模的卸料，通常采用在凹模上设计漏料孔漏料，在凸模上设计打料机构或设计气孔以及用压缩空气吹料等方法。注塑模与压铸模的抽芯机构，通常采用斜楔抽芯机构、液压缸抽芯机构以及齿轮机构等方法。4）进料与冷却系统设计：冲模的送料及安全机构设计，注塑模和压铸模的进料与浇注系统设计、冷却系统设计，都是进行模具整体设计的关键技术，其中采用的一些零件和元件，均已形成标准产品，以便用户在设计时选用。5）支承与紧固的设计：模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或动模）和下模座（或定模）两部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件，在压铸模和注塑模的定模部分还设置有顶料机构。模座也是送料机构、抽芯机构的支承部件。

结语

现代制造技术中需要大量的模具，两者之间相互促进，共同发展，现代制造技术刺激了模具技术的发展进步，模具技术的发展进步反过来又改进和提高现代制造技术。应该在时代发展的背景下，利用现代科技，促进模具和现代制造技术的发展。

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