模具生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)

模具是制造業(yè)的核心技術(shù)裝備。模具工業(yè)不發(fā)達(dá)將嚴(yán)重影響汽車(chē)、IT與電子技術(shù)產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品、航空（天）與船舶和建材、家用電器等制造業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

模具是進(jìn)行制造業(yè)產(chǎn)品零件（包括沖件、塑件、鍛件、橡膠件、玻璃與陶瓷件等）成形加工的專用成型工具、專用工裝，也是專用技術(shù)產(chǎn)品。

模具將根據(jù)制造業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求與生產(chǎn)批量，進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)與制造。

因此，研究模具的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，研究模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)管理與過(guò)程控制，并使之形成規(guī)范，形成專家系統(tǒng)，對(duì)提高模具生產(chǎn)技術(shù)與管理水平、提高模具企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力，將至為重要。

現(xiàn)代化模具生產(chǎn)方式與生產(chǎn)過(guò)程

上世紀(jì)30年代以前，是采用簡(jiǎn)單工具與設(shè)備，形成以手工制造模具的作坊式生產(chǎn)方式。此時(shí)期，只能制造簡(jiǎn)單模具。模具的制造精度與質(zhì)量完全依賴人工技藝和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

30年代到70年代後期，是模具工業(yè)化生產(chǎn)方式的發(fā)展過(guò)程。其主要成就與特征有：

廣泛采用銑削工藝，精密成形磨削工藝，并實(shí)現(xiàn)帶精密孔距的圓孔與型孔精密加工的精密坐標(biāo)磨削工藝技術(shù)。

電火花成形加工工藝和NC電火花線切割加工工藝廣泛應(yīng)用，為高硬材料的型件提供了關(guān)鍵加工技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)了模具型件材料的專業(yè)化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。

其間，模具標(biāo)準(zhǔn)化的高度發(fā)展，在模具生產(chǎn)中全面采用標(biāo)準(zhǔn)零、部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，不僅是模具工業(yè)化生產(chǎn)方式的重大成就和特征；也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化模具生產(chǎn)方式的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

圖1　現(xiàn)代模具生產(chǎn)過(guò)程框圖

隨著計(jì)算機(jī)和機(jī)床工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，1980年以來(lái)，模具CAD/CAM、CAD/CAM/CAE已成為廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)技術(shù)。它們與高度標(biāo)準(zhǔn)化相配合形成了現(xiàn)代化模具生產(chǎn)方式，即實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的信息化、數(shù)字化的模具生產(chǎn)方式。（見(jiàn)圖1）

模具設(shè)計(jì)與制造

模具設(shè)計(jì)與制造的內(nèi)容包括：模具設(shè)計(jì)過(guò)程和模具制造與裝配過(guò)程。

現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造，則是：在模具生產(chǎn)過(guò)程控制與管理的環(huán)境下，在模具高度標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)行模具信息化、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造過(guò)程。即實(shí)行模具CAD/CAE/CAM，所謂模具設(shè)計(jì)與制造一體化過(guò)程。其中：

CAD：是指借助軟件，對(duì)模具型件進(jìn)行造型與其結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)建立數(shù)模的過(guò)程。

模具設(shè)計(jì)

CAM：指根據(jù)型件及其結(jié)構(gòu)數(shù)模制訂型件型面成形加工代碼、設(shè)置成形加工工藝條件和型件加工程序。并將這些信息傳遞給CNC機(jī)床，實(shí)行數(shù)字化加工。

CAE：則指借助軟件對(duì)模具型件造型、模具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行仿真、模擬試驗(yàn)，即實(shí)行虛擬的設(shè)計(jì)與型件成形加工，以驗(yàn)證經(jīng)CAD/CAM設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與型件成形加工代碼與加工程序的正確性，合理性。

CAD、CAE軟件，是建立在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式和理論數(shù)據(jù)與公式相比較的基礎(chǔ)上，形成型件造型、模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)，型件成形加工過(guò)程與制件（沖件、塑件等）成形工藝過(guò)程的仿真、模擬數(shù)�；蚍QCAD、CAE軟件。

模具加工

模具裝配

模具設(shè)計(jì)

手工作坊式制模時(shí)期和工業(yè)化模具制造初期，是不進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的，完全依賴制模工人的經(jīng)驗(yàn)與技藝制造模具。隨著工業(yè)的發(fā)展，模具應(yīng)用日趨廣泛，模具性能和質(zhì)量要求趨高和生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步。設(shè)計(jì)、繪制模具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖（結(jié)構(gòu)總圖）和零件圖樣，明確設(shè)計(jì)要求和制造技術(shù)條件，為模具生產(chǎn)過(guò)程中的首務(wù)與核心技術(shù)，一直沿革至現(xiàn)在。

但是，隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床工業(yè)的進(jìn)步，加工中心等CNC機(jī)床的廣泛應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)方法與方式產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)的、突破性的進(jìn)步，

模具設(shè)計(jì)包括以下三方面的內(nèi)容：模具型件造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算與設(shè)置。模具設(shè)計(jì)過(guò)程與內(nèi)容（見(jiàn)圖2與表1）。

圖2　模具設(shè)計(jì)過(guò)程框圖

表1　模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容與依據(jù)

模具制造

采用計(jì)算機(jī)輔助制訂每副模具的制造工藝過(guò)程（CAPP），并對(duì)其進(jìn)行分析（CAPPE），使之優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)制造工藝過(guò)程的質(zhì)量、工時(shí)和費(fèi)用進(jìn)行控制（CAPPC），使形成模具CAM/CAPPE/CAPPC數(shù)字化制造技術(shù)系統(tǒng)。

模具CAM/CAPPE/CAPPC系統(tǒng)，是現(xiàn)代模具制造的主要方式，是模具CAD/CAE/CAM數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的組成部份。為此，應(yīng)當(dāng)研究、分析現(xiàn)代模具制造技術(shù)，即信息化、數(shù)字化制造技術(shù)的內(nèi)容：模具制造工藝過(guò)程設(shè)計(jì)；模具型件制造工藝過(guò)程及其成形加工工藝；模具標(biāo)準(zhǔn)零、部件和通用輔助機(jī)構(gòu)的配購(gòu)與制造；模具裝配及其裝配工藝；模具制造工藝過(guò)程控制與管理。（見(jiàn)圖3和表2）

圖3　現(xiàn)代模具制造工藝過(guò)程框圖

表2　模具制造工藝、零件加工、裝配與工藝管理

模具生產(chǎn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)性

上述模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造中所應(yīng)用的設(shè)計(jì)與制造軟件，以及工藝技術(shù)專家系統(tǒng)，均具有濃厚的、強(qiáng)烈的經(jīng)驗(yàn)性。而經(jīng)驗(yàn)將具有時(shí)間性和合理的應(yīng)用范圍。

上述模具生產(chǎn)方式的沿革與發(fā)展，至今模具仍需由技術(shù)人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和所掌握的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，特別是長(zhǎng)期積累的設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)自進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)，并只能進(jìn)行專門(mén)裝配，實(shí)踐證明完成設(shè)計(jì)與制造的模具質(zhì)量，在很大程度上仍取決于設(shè)計(jì)與制造技術(shù)人員的知識(shí)積累和經(jīng)驗(yàn)積累。

由此可知，實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中仍起主導(dǎo)作用。即，缺乏實(shí)踐，則缺乏經(jīng)驗(yàn)，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，則不能成大器。有人說(shuō)：大學(xué)學(xué)歷的人，設(shè)計(jì)、制造完成100副模具，將成為合格的模具專業(yè)技術(shù)人員；完成500副模具的技術(shù)人員將成為模具技術(shù)專家；設(shè)計(jì)、制造1000副或以上模具的專家，將成為模具技術(shù)大師，是有一定道理的。但并不盡然，還必須常常強(qiáng)調(diào)以模具技術(shù)基礎(chǔ)理論為依據(jù)。

針對(duì)中國(guó)擁有的近兩萬(wàn)個(gè)模具企業(yè)，其負(fù)責(zé)人多采用經(jīng)驗(yàn)辦廠。為此，應(yīng)當(dāng)明晰，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造以積累經(jīng)驗(yàn)固然重要，但同時(shí)也應(yīng)當(dāng)具備較深的模具技術(shù)理論造詣，即需在掌握基礎(chǔ)理論（數(shù)字、力學(xué)）的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。學(xué)習(xí)由前人總結(jié)成功的模具技術(shù)基礎(chǔ)理論，至為重要。