我国模具发展趋势

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毕 业 论 文

论文题目 论我国模具发展趋势 院 部 机械工程学院 专 业 XXXXXXXXXXX 学 号 XXXXXXXXX 姓 名 X X 指导教师

论文工作时间：2009年3月至2009年4月

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目录

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摘 要

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。在采用

CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽+知识结构层次高的复合型人才，我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。模具行业日趋大型化。而且精密度将越来越高。模具行业要进一步发展多功能复合模具。模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。模具行业中压铸模的比例将不断提高。 随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。以及提高我国的人才培养措施和政策。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图画、精细化、自动化方面发展；模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。

关键词：信息化 精密化 自动化

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Abstract

The mold production technical level's height, has become weighs a national product manufacture horizontal height the important symbol. In uses technical designs and the manufacture mold aspect and so on CAD/CAM/CAE/CAPP, regardless of being the application universality, in the technical level has the very big disparity. Lacks the technical quality high mold design, the fabrication technology technical personnel and the technical worker, especially will lack the knowledge breadth + knowledge structure level high inter-disciplinary talent, our country mold profession to large-scale, precise, complex, highly effective, the long life and the multi-purpose directions develops. The mold profession is large scale day by day. Moreover the accuracy will be getting higher and higher. The mold profession must further develop the multi-purpose compound molds. The mold standard letter's application will be widespread day after day, the mold standardization and the mold standard letter's application can affect the die making cycle enormously. In the mold profession will press the mold the proportion to enhance unceasingly. Along with products and so on vehicles and electrical machinery develops to the lightweight direction, to will press the mold quantity, the life and the complex degree will set more and more high request. As well as enhances our country's personnel training measure and the policy. In the information society and the economic globalization develop unceasingly in the advancement, the mold profession trend of development is mainly the mold product turns toward larger-scale, is preciser, is more complex and a more economical fast aspect develops. Follows the product technique content unceasing enhancement, the mold production is turning toward the informationization, the digitization, not to have the drawing, the fine refinement, the automated aspect to develop; The mold enterprise turns toward the technical integration, the equipment excellent, the product brand, the management informationization, the management internationalization direction to develop.

Key word ：Informationization Precision Automation

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在新世纪来到之际，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。回顾以往，展望未来，我们满怀信心期待模具技术在“十一五”期间有更快的发展。

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1 我国模具技术的现状

我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。

体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产34\"、48\"大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。

 1.1 冲模

大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组，转子铁芯扭斜，安全保护等功能，凹模采用拼块式，零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转72°再叠片，定子冲片落料、回转90°再叠片、(以消除料厚误差)等功能。这两项模具精度达2μm，步距精度2-3μm，双回转精度1′，寿命达到1亿次以上，制造周期5-6个月，而价格仅为同类进口模具的1/2-1/3，已达到国际先进水平，完全可以替代进口。其他如48、54、68条腿集成电路柜架多工工位级进模、电子枪硬质合金多工进级进模、别克轿车安全带座式工位级进模、空调器散热片多工位级进模，均达到国外同类产品水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。

在一般冲模方面，浙江慈溪鸿达电面模具制造中心的铁芯片复合冲模 ，实现系列化、

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论我国模具的发展趋势

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标准化、专业化生产，质量稳定，模具费用较一般低30%-50%，交货周期7-20天，并备有现货供应。在适应市场经济方面迈出了可喜的一步。 

1. 4 模具CAD/CAM技术

模具CAD/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM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，已成为人们的共识。 在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高。特别是以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UGⅡ；美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer;美国CV公司的CADS5；英国Deltacam公司的DOCT5;日本HZS公司的CRADE；以色列公司的Cimatron;还引进了美国AC-Tech公司的C-Mold;澳大利亚Moldflow公司的MF用球一塑模 的分析软件；法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件；德车MAGMASOFT用于铸模的专用软件。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，以CAD绘制具图代替了手工结制，以CAM取代了自动编程，并能支用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。但在引进工作上也存在着不少问题，缺少规划，引进混乱，偏爱高档，消化不良，使用效率低下，二次开发不够，以及没有实现根据我国模具行业的实际情况，以微机级软件引进为主的方针等。虽然CAD/CAM技术在塑料模、汽车覆盖模、压铸模主要生产厂家得到了广泛应用，但在全行来还存在着较大空白，一些国有企业的模具生产部门因缺乏资金，许多作坊式的模具生产小厂缺乏必要的技术人才，至今仍然采用着传统的手工绘图方式，数控加工的使用率很低。

近年来，我国自主开的CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统，华中理工大学开发的注塑模HSC3.0系统及CAE软件；上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等，这些软件具有适应国内模具和具体情况，在微机、在应用，价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 1.5 快速经济制模技术

快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有模具制造周期短、制造成本低、综合经济效益好等突出特点 ，已在我国得到越来越广泛的应用。 快速原型制造(RPM)技术是一种集CAD、CAM、NCN、激光及材料科学于一体的新技术，是当前最先进的零件及模具的成形方法之一。近年来，在我国发展很快。清华大学最先引进的美国3D公司的SLA250(立体光固化或称光敏树脂激光固化)设备与技术，并进行了开发研究。经多年努力，已开发出了-RPMSⅡ型式功能快速原型制造系统拥有叠层实体制造-SSM)，熔融挤压成形-EME，是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利)，具有较好的性能价格比。 西安大学研制开发的LPS-600A激光快速成形系统有限公司开发的AF300快速成形机(SLS激光选区烧结)等也达到国外同类产品水平。 由快速成形机得到三维原型，通过陶瓷精铸、电弧喷涂、消失模、熔模等技术可快速制造出各种模具。现国内已有上海、青岛、顺德等地引进了近10台设备，开台生产应用。西安交大成立了推广应用站，开展了不少活动。我国已进入了国产化开发和重点推广应用阶段。 树脂冲压模具在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽模具制造中心设计制造了12套树脂模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉伸模具。其主要特点是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准，采用端士汽巴精化的高强度树脂浇注成形，凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制，模具尺寸精度高，制造周期可缩短1/2-2/3，

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12套模具制造费用可节省1000万元左右。树脂冲开模具技术为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条途径。属国内首创。可达90年代国际水平。

电弧喷涂脂抹粉成形模具技术。烟台机械工艺所开发了DPT-B型电弧喷涂制模设备，并制成了汽车方向盘、摩托车座垫等模具，取得较好效果。样模表面复印精度达0.5μm，仿真效果好，已先后在吹塑模、汽车内饰件模、TPR模等方面应用。模具寿命为聚氨酯成形10万件，真空形成4万件，吹塑3万件，聚乙烯注射件3000。一般有样模时，3天内即可完成。 其他快速经济制模技术，如铍铜塑料成形模具技术，低熔点合金、锌合金制模技术，快速电铸制模技术等，也得到不同程度的应用。

1. 6 模具标准件

模具标准件对缩短模具制造周期，提高质量、降低成本，能起很大作用。因此，越来越广泛地得到采用。模具标准年主要有冷冲模架、塑料模架、推杆和弹簧等。新型弹性元件氮气弹簧亦已在推广应用中。目前我国模具标准化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家 已达到70%-80%相比，仍有很大差距。

1. 7 模具材料与热处理

模具材料的质量、性能、品种和供货是否及时，对模具的质量和使用寿命以及经济效益有着直接的重大影响。大量使用的模具材料为模具钢，年消耗量在10万吨以上。近年来，国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了一些先进工艺设备，使国内模具钢品种规格不合理状况有所改善，模具钢质量有较大程度的提高。如4Cr5NiMo模块淬透性、等向性偏低等。近年来，国内已较广泛的采用一些新钢种，如冷模具钢等H10、H13、H12、4Cr5MoVSi、45CCr2NiMoVSI：塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SM ⅠSM Ⅱ等，但总体使用量仍较少，如冷作模具钢Cr12、Cr12 MoV、 Cr WMn热作模具钢5 Cr NiMo、5 Cr MnMo、3 Cr2 W8V；塑料模具钢45#碳素结构钢等。供应渠道较前有所改善。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外，还需要研究适应玻璃、陶瓷、耐火砖和地砖等成形模具用材系列。模具热处理是关系能否充分保证模具钢性能的关键环节。国内大部分企业在模具淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热。由于模具热处理工艺执行不严，处理质量不高。而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。近年来，真空热处理炉有了很大发展，正在推广使用。

1. 8 模具制造的相关技术

模具制造的相关技术与工艺的发展，对模具水平的提高起到了重要作用。

模具抛光技术引起重视，机械磨抛光、超声波抛光、电化学抛光及述几种方法的复合抛光，已开发出专用机械，专用工具，得到广泛的应用。挤压珩磨抛光已用应用。但面不广，大型高效自动抛光专用设备有待开发。 模具花纹的蚀刻技术，工艺水平提高较快，能制作各类模具的装饰纹，且仿真性越来越好。 模具强化技术进一步发展。除原来已推广的电火花强化机外，又开发了电刷镀强化设备。 模具修复技术也有了进步。除电刷镀修复模具外，又引进和开发了多种脉冲焊接机，修复效果较好。

2 我国模具技术与国外的差距

2.1 产需矛盾

工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用

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不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。

2. 2 产品结构、企业结构等方面

模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂 的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。  2. 3 产品水平

衡量模具产品水平，主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。国内外模具产品水平仍有很大差距，详见表1-3。 表一模具制造精度 项目 1、数量模型腔精度 2、压铸模型腔精度 3、冷冲模尺寸精度 4、煅模 5、级进模步距精度 表二模具生产周期 项目 1、中型压铸模 2、中型塑料模 3、高精度级进模 4、汽车覆盖件模 表三模具寿命

项目 压铸模 锌、锡压铸模 铝压铸模 铜压铸模 黑色金属压铸模 塑料模 冷冲模 非淬火钢模 淬火钢模 合金钢制模总 硬质合金制冲模 普通锻模 精锻模 1-2个月 1个月左右 3-4个月 6-7个月 国外（寿命） 100-300万次 100万次以上 10万次 0.8-2万次 10-60万次 160-300万次 500-1000万次 总2亿次 500-1000万次/刃磨一次 2.5万次 1-1.5万次  国外 3-6个月 2-4个月 2-4个月 12个月 国内（寿命） 20-30万次 20万次 5000-1万次 1500次 10-30万次 50-100万次 100-400万次 总6000万次-1亿次 100-300万次/刃磨一次 0.8-1万次 0.3-0.8万次 国内 国内 0.005～0.01mm Ra0.10～0.050μm(δ11-δ12) 0.01～0.03mm Ra0.20～0.10μm(δ10-δ11) 0.003～0.005mm Ra0.20μm以下(δ10以上) 0.02～0.03mm Ra0.40μm以下(δ9以上) 0.0023～0.005mm 国外 0.02～0.05mm Ra0.20μm(δ10) 0.02～0.05mm Ra0.40μm(δ9) 0.01～0.02mm Ra01.60-0.80μm(δ7-δ8) 0.05～0.10mm Ra1.60μm(δ7) 0.003～0.01mm 锻模 4

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玻璃模 0-60万次 10-30万次 2.4 工艺装备水平

我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备，如：加工中心、数控铣床、 数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，机床刚性，稳定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和国外相比，仍有较大差距。

3 我国模具技术的发展趋势

当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。

3. 1 模具产品发展将大型化、精密化

模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。  3. 2 多功能复合模具将进一步发展

新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。  3. 3 热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高

由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

3.4 气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有 更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行压缩成型，其效果是： (1)成型件局部内应力小；

(2)可得到缩孔少的厚壁成型件； (3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂； (4)用小注射力能得到优良制品。 该类模具的理想结构是：

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(1)注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；

(2)充填完后能立即遮断浇口部； (3)压缩作用应仅限于型腔部。

3. 5 快速经济模具的前景十分广阔

现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。

3.6 模具标准件的应用将日渐广泛

使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。

3. 7 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视

在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的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，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、 形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

3. 8 在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普 及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。

加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPPPDMCIMSVR，逐步深化和提高。 3. 9 快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展

快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材

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料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。

RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM)激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。

RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。

 3. 10 高速铣削加工将得到更广泛的应用

国外近年来发展的高速铣削加工 ，主轴转速可达到40000～100000r/min,快速进给速度可达到30～40m/min，换刀时间可提高到1～3S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高7～8倍，并可获得Ra≤10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。 另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣 削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。

 3. 11 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用

英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工程”。该公司又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小 ，因此可以用非常细的探针， 用来扫描细小的模具和细微的特征表面 ，扩大模具生产的品种范围。

由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在”十一五”期间将发挥更大作用。

3. 12 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展

模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。

3.13 模具自动加工系统的研制和发展 随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。

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模具自动加工系统应有如下特征： -多台机床合理组合；

-配有随行定位夹具或定位盘； -有完整的机具、刀具数控库； -有完整的数控柔性同步系统；

-有质量监测控制系统。 综上所述，近年来我国模具技术有了长足的进步，但与国外先进技术相比还存一定的差距。在”十一五”期间，我们要锐意进取，共同努力，把我国的模具技术水平推上一个新的台阶。

参考文献

[1] 中国模具工业协会.模具行业“十一五”规划[J] .模具工业.2005，7 [2] 张正修.模具产业的现状及发展对策[J].五金科技.2005，8

[3] 钟佩思,沈友徽,马静敏等.模具先进制造技术发展趋势综述[J].模具制造.2005，3 [4]李德群，肖祥芷.模具CAD／CAE／CAM 的发展概况及趋势[J].模具工业.2005，7 [5]张克惠.塑料材料学[M].西北工业大学出版社.2000，5：70 [6] 田学军.注塑过程分析及工艺参数设定[J].机械工程师.2005，8 [7] 黄锐.塑料成型工艺学[M].中国轻工业出版社.2005，1：145 [8] 申开智.塑料成型模具[M].中国轻工业出版社.2005，7：34 0

[9] 林旭东，申开智，开鹏驹.塑料模型腔成型尺寸优化设计[J].塑料科技.1999， 4 (2)：40

[10]赵从容.电话机话筒座注射模设计[J].模具制造.2004，8

[11]李德群，唐志玉.中国模具设计大典第二卷轻工模具设计[M].江西科学技术出版社.2003，3：70

[12」李倩，王松杰，申长雨等.模具设计中收缩率的预测[J].电加工与模具，2002， 5：53 [13]李红林.精密注射模排气系统设计[J].模具工业.2004，6

[14]许荔珉，李澍，胡炯宇等.注塑成型质量缺陷分析[J].模具技术.2005，2

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[15]郭新玲，葛正浩，梁熠葆.基于Pro／E注塑模具的分型面设计[J].塑料工业2003，9 [16] 高为国.模具材料[M].机械工业出版社.2002，6：9

[17]王清平，陈玉枢，曾文顺.ABS后盖注射模设计[J].模具制造.2004，7

[18]倪雪峰，王雷，黄刚瑶.基于P ro／E模具设计中拆模方法的研究与实现[J].模具工程.2005，8

[19]张丽桃等.P ro／E N G I N E E R在鼠标模具设计与制造中的应用[J].数字化设计.2005，7

[20]Gelin Jean-Claude，Bi-phasic Simulation of Metal Injection Moulding[J]：Constitutive Determinations，Journal of Southwest Jiaotong University Vo1．11 No．2 [21] Hill S. Micromoulding-A Small Injection of Technology[J]. Material World. 2001,7:24-25

[22] Wichaeli and A.Spennemann. A New Injection Molding Technology for Micro Partsm.Journal of Polvmer Engineerine[J]， V21. 2001:87-98

[23]MATao ,LIU Chang-jiang，Study on M oulding Technology of Starch-Based Totally-Biodegradable Plastic Products[J]，CHlNA PLASTlCS INDUSTRY

[24]T.C.Chang,E.Faison.Shrinkge Behavior and Optimization of Injection Molded Parts Studied by the Taguchi Method.Polymer Engineering and Science[M].2001,41(5):703-710.

[25] A.Mamat et a1.Polym[J].Eng.Sci.1995, Vo1.35:1511.

[26]Rich Saile.Understanding Thermoplastic Part Warpage[J]. molding systems. 2000,(6).34-39

[27]Joseph B.DymInjection Molds and Molding. [M] .Van Nostarand Reinhold Company.1979:43

[28]Avraaml.lsayev.Injection and Compression Molding Fundamentals [M] .Marcel Dekker,inc.New York and Basel.1987:28

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结 语

模具行业在今后的发展中，首先要更加注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业更紧紧地跟着市场的需求来发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90％以上的零部件，都要依靠模具成形，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40％左右。而模具技术水平的高低，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。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造也的重要作用。

第三．要积极推进模具企业特别是国有企业的体制创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明晰产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。

第四．用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也大量用于模具加工。

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致 谢

在本论文的完成过程中，我的导师。。。。。。。给予了我悉心指导和热情鼓励，

使我顺利完成了论文工作。他严谨的治学态度、渊博的知识和执着的敬业精神给我留下了深刻印象。激励我克服困难，广泛涉猎新思想、新理论，不断地探求新的科学发展。同时，也让我懂得如何去踏踏实实地工作、勤勤恳恳地做人。论文工作量十分大，没有试验条件，加之我的模具设计实践操作知识很少，在做课题的过程中遇到了很多困难，论文在王老师的热心帮助下才得以顺利完成，在此，谨向王老师表示衷心的感谢和诚挚的敬意。

同时，感谢在做课题过程中为我提供便利和帮助的老师和同学们。 感谢班的所有同学们，感谢我们在一起度过的这段忙碌又偷快的时光。

在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意! 衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!

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毕业生：X X

二零零九年四月十七日

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