数控机床的历史、 数控机床的历史、现状及其发展趋势前言在工程训练中心的两周实习, 经过对各项工种的体验, 我深深体会 到了科技的力量。在钳工和车工实习时,劳累三天,就只做出来那么 几件不是很合格的产品;可是在数控车间,一两个小时内,通过编程 可以轻松的做出很多高精度的产品。 这使我对数控机床产生了浓厚兴 趣,所以开始上网浏览关于数控机床的前世今生,增加我对数控机床 的了解。一、数控机床数控机床是数字控制机床 (Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系 统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序, 并将其 译码,从而使机床动作。过去的数控机床经历了一个由单一向多元转 换的一个过程,数控机床的快速发展是整个世界经济、科技发展的重 要体现。数控机床在现代工业中占据着不可替代的位置,与我们生活 的各个方面都有直接或间接的关系。 未来数控机床将会有一个前所未 有的发展, 世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究 和发展.二、数控机床的历史 第一台数控机床的诞生 1948 年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制飞机螺旋桨 叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一 般加工设备难以适应,于是提出计算机控制机床的设想。1949 年, 该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下, 开始数控机床 研究,并于 1952 年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的 三坐标数控铣床,不久即开始正式生产。 早期的发展历史 1965 年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功 率消耗少,且可靠性提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。60 年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机 床的直接数控系统(简称 DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制 的计算机数控系统(简称 CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为 特征的第四代。 1974 年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的 微型计算机数控装置(简称 MNC),这是第五代数控系统。第五代与第 三代相比, 数控装置的功能扩大了一倍, 而体积则缩小为原来的 1/20, 价格降低了 3/4,可靠性也得到极大的提高。80 年代初,随着计算机 软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控 装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自 动化程度进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功 能。三、数控机床的现状 高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新 材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。 (1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴最高转 速达 200000r/min; (2)进给率:在分辨率为 μm 时,最大进给率达到 240m/min 且 可获得复杂型面的精确加工; (3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方 向发展提供了保障, 开发出 CPU 已发展到 32 位以及 64 位的数控系统, 频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高,使得当 分辨率为 μm、μm 时仍能获得高达 24~240m/min 的进给速 度; (4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在 1s 左右,高的已达 。德国 Chiron 公司将刀库设计成篮子样式,以 主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅 。 高精度化 数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度, 机床的 运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。(1)提高 CNC 系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实 现连续进给, CNC 控制单位精细化, 使 并采用高分辨率位置检测装置, 提高位置检测精度(日本已开发装有 106 脉冲/转的内藏位置检测器 的交流伺服电机,其位置检测精度可达到 μm/脉冲),位置伺 服系统采用前馈控制与非线性控制等方法; (2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和 刀具误差补偿等技术,对设备的热变形误差和空间误差进行综合补 偿。 研究结果表明, 综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少 60%~ 80%; (3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过 仿真预测机床的加工精度,以保证机床的定位精度和重复定位精度, 使其性能长期稳定,能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并保 证零件的加工质量。 功能复合化 复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成 品的多种要素加工。 根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型 两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车 削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等;工序复合型机床如多面 多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。 采用复合机床进行加 工,减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产 生的误差,提高了零件加工精度,缩短了产品制造周期,提高了生产 效率和制造商的市场反应能力, 相对于传统的工序分散的生产方法具 有明显的优势。 加工过程的复合化也导致了机床向模块化、 多轴化发展。 德国 Index 公司最新推出的车削加工中心是模块化结构, 该加工中心能够完成车 削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序,可完成复杂 零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高,大量的多轴联 动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。 在 2005 年中国国际机床展览会(CIMT2005)上,国内外制造商展 出了形式各异的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9 轴控制等) 以及可实现 4~5 轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣 削中心等。 控制智能化 随着人工智能技术的发展,为了满足制造业生产柔性化、制造自 动化的发展需求,数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以 下几个方面: (1)加工过程自适应控制技术:通过监测加工过程中的切削力、主 轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,利用传统的或现代的算法 进行识别,以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定 性状态,并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度) 和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低加工 表面粗糙度并提高设备运行的安全性。 (2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专家或技师的经验、零件 加工的一般与特殊规律,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于 模型的“加工参数的智能优化与选择器”, 利用它获得优化的加工参 数,从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目 的。 (3)智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的故障信息,应用现 代智能方法实现故障的快速准确定位。 (4)智能故障回放和故障仿真技术:能够完整记录系统的各种信息, 对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真, 用以确定错误引 起的原因,找出解决问题的办法,积累生产经验。 (5)智能化交流伺服驱动装置:能自动识别负载,并自动调整参数 的智能化伺服系统, 包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装 置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量,并自动对控制 系统参数进行优化和调整,使驱动系统获得最佳运行。 (6)智能 4M 数控系统:在制造过程中,加工、检测一体化是实现快 速制造、快速检测和快速响应的有效途径,将测量(Measurement)、 建模 (Modelling) 加工 、 (Manufacturing) 机器操作 、 (Manipulator) 四者(即 4M)融合在一个系统中,实现信息共享,促进测量、建模、 加工、装夹、操作的一体化。 体系开放化(1)向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议,只 需少量的重新设计和调整, 新一代的通用软硬件资源就可能被现有系 统所采纳、吸收和兼容,这就意味着系统的开发费用将大大降低而系 统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期; (2)向用户特殊要求开放:更新产品、扩充功能、提供硬软件产品 的各种组合以满足特殊应用要求; (3)数控标准的建立:国际上正在研究和制定一种新的 CNC 系统标 准 ISO14649 (STEP-NC) ,以提供一种不依赖于具体系统的中性机制, 能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型, 从而实现整个制造过 程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言,既方便 用户使用,又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。 驱动并联化 并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、 系统刚度 低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和 机动性不够等固有缺陷,在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般 为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动,通过控制杆系中杆的长 度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动, 可实现多坐标联动数控 加工、装配和测量多种功能,更能满足复杂特种零件的加工,具有现 代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。 并联机床作为一种新型的加工设备, 已成为当前机床技术的一个重 要研究方向,受到了国际机床行业的高度重视,被认为是“自发明数 控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21 世纪新一代数控 加工设备”。 极端化(大型化和微型化) 极端化(大型化和微型化) 国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要 大型且性能良好的数控机床的支撑。 而超精密加工技术和微纳米技术 是 21 世纪的战略技术,需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度 的新型制造工艺和装备,所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨) 机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在 逐渐增大。 信息交互网络化对于面临激烈竞争的企业来说,使数控机床具有双向、高速的联网 通讯功能,以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。 既可以实现网络资源共享,又能实现数控机床的远程监视、控制、培 训、教学、管理,还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的 远程诊断、维护等)。例如,日本 Mazak 公司推出新一代的加工中心 配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备,包括计算机、手机、 机外和机内摄像头等,能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障 报警显示、在线帮助排除故障等功能,是独立的、自主管理的制造单 元。 新型功能部件 为了提高数控机床各方面的性能, 具有高精度和高可靠性的新型功 能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括: 高频电主轴:高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成,具有体积 小、转速高、可无级调速等一系列优点,在各种新型数控机床中已经 获得广泛的应用; 直线电动机: 近年来, 直线电动机的应用日益广泛, 虽然其价格高于传统的伺服系统, 但由于负载变化扰动、 热变形补偿、 隔磁和防护等关键技术的应用,机械传动结构得到简化,机床的动态 性能有了提高。如:西门子公司生产的 1FN1 系列三相交流永磁式同 步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机 床以及动态性能和运动精度要求高的机床等; 德国 EX-CELL-O 公司的 XHC 卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机;电滚珠丝杆:电 滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成, 可以大大简化数控机床的 结构,具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。总结纵观数控机床的发展之路, 我们可以清晰的认识到数控的发展他 不仅代表着整个制造业的发展,也代表着整个社会的进步。中国是一 个制造业大国,主要依靠资源、劳动力、价格等方面的优势。而在产 品技术研发和自主创新方面与国外的差距还 是很大。 中国是数控产业 不能安于现状, 应抓住就会努力发展。 数控技术是制造业的核心基础, 是国家工业和国防工业现代化的重要手段,我们要加快发展,力争早 日实现由中国制造向中国创造的转变!参考文献: 参考文献: [1]中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001 巡礼[J].世界制 造技术与装备市场,2001(3):18-20. [2]梁训王宣 周延佑.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与 装备市场,2001(3):21-28. [3]《机械设计与制造工程》2001 年第 30 卷第 1 期 [4]王平.《机电新产品导报》 2005 年第 12 期
这个问题很有高度,建议到书店买本这方面的书参考参考!
浅谈机电一体化中的接口技术 摘要:接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越 重要。文章以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机接口与机电接口两大类进行探讨。 关键词:机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口 机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分,各部分 连接须具备一定条件,这个联系条件通常称为接口。各分系统又 由各要素(子系统)组成。本文以机电一体化控制系统(微电子 系统)为例,将接口分为人机与机电接口两大类。 一、机电接口:由于机械系统与微电子系统在性质上有很大 差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因 此机电接口起着非常重要的作用:(1)行电平转换和功率放大。一 般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必 须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;(2)抗 干扰隔离。为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲 变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;(3) 进行A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量 时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路, 以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。1、模拟 信号输入接口:在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信 号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压 或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电 阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对 象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能 接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换 为数字信号的接口——模拟信号输入接口。2、模拟信号输出接 口:在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模 拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、 滑差电动机调速器等。而计算机只能输出数字信号,并通过运算 产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换 成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。任务是把计算机输 出的数字信号转换为模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行 器,达到控制对象的目的。模拟信号输出接口一般由控制接口、数 字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器几部分构成。3、 开关信号通道接口:机电一体化系统的控制系统中,需要经常处 理一类最基本的输入/输出信号,即数字量(开关量)信号包括: 开关的闭合与断开;指示灯的亮与灭;继电器或接触器的吸合与 释放;电动机的启动与停止;阀门的打开与关闭等。这些信号的 共同特征是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。在机电一体化 控制系统中,对应二进制数码的每一位都可以代表生产过程中的 一个状态,此状态作为控制依据。(1)输入通道接口。开关信号 输入通道接口的任务是将来自控制过程的开关信号、逻辑电平信 号以及一些系统设置开关信号传送给计算机。这些信号实质是一 种电平各异的数字信号,所以开关信号输入通道又称为数字输入 通道(DI)。由于开关信号只有两种逻辑状态“ON”和“OFF”或 数字信号“1”和“0”,但是其电平一般与计算机的数字电平不相 同,与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换以及过程噪声 隔离等设计问题,它主要由输入缓冲器、电平隔离与转换电路和 地址译码电路等组成。(2)输出通道接口。开关信号输出通道的 作用是将计算机通过逻辑运算处理后的开关信号传递给开关执行 器(如继电器或报警指示器)。它实质是逻辑数字的输出通道,又 称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑的是内部与 外部公共地隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口 主要由输出锁存器、驱动器和输出口地址译码电路等组成。 二、人机接口:人机接口是操作者与机电系统(主要是控制 微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向,可以分 为输入与输出接口两大类。机电系统通过输出接口向操作者显示 系统的各种状态、运行参数及结果等信息;另一方面,操作者通 过输入接口向机电系统输入各种控制命令,干预系统的运行状态, 以实现所要求的功能。1、输入接口。(1)拨盘输入接口。拨盘是 机电一体化系统中常见的一种输入设备,若系统需要输入少量的 参数,如修正系数、控制目标等,采用拨盘较为方便,这种方式 具有保持性。拨盘的种类很多,作为人机接口使用最方便的是十 进制输入、BCD码输出的BCD码拨盘。BCD码拨盘可直接与控 制微机的并行口或扩展口相连,以BCD码形式输入信息。(2)键 盘输入接口。键盘是一组按键集合,向计算机提供被按键的代码。 常用的键盘有:1)编码键盘,自动提供被按键的编码(如ASCII 码或二进制码);2)非编码键盘,仅仅简单地提供按键的通或断 (“0”或“1”电位),而按键的扫描和识别,则由设计的键盘程序 来实现。前者使用方便,但结构复杂,成本高;后者电路简单,便 于设计。2、输出接口。在机电一体化系统中,发光二极管显示器 (LED)是典型的输出设备,由于LED显示器结构简单、体积小、 可靠性高、寿命长、价格便宜,因此使用广泛。常用的LED显示 器有7段发光二极管和点阵式LED显示器。7段LED显示器原理 很简单,是同名管脚上所加电平高低来控制发光二极管是否点亮 而显示不同字形的。点阵式LED显示器一般用来显示复杂符号、 字母及表格等,在大屏幕显示及智能化仪器中有广泛应用。 结语:接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题,使系 统中信息和能量的传递和转换更加顺畅,使系统各部分有机地结 合在一起,形成完整的系统。接口技术是在机电一体化技术的基 础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重 要;同时接口技术的研究也必然促进机电一体化的发展。从某种 意义上讲,机电一体化系统的设计,就是根据功能要求选择了各 部分后所进行的接口设计。接口的好与坏直接影响到机电一体化 系统的控制性能,以及系统运行的稳定性和可靠性,因此接口技 术是机电一体化系统的关键环节。 参考文献: [1]杨德麟等.例尺数字测图的理论方法与应用.大学出版社.2001 [2]李青岳.工程测量学.测绘出版社.2000 [3]张光东.数字化地形测量的实践.第一届全国交通工程测量学术讨论 会论文集.西安地图出版社
模具制造技术与发展趋势摘要】论述了模具与模具工业概况,以及我国模具工业的现状和发展趋势,指出了我国模具技术与国外的差距,同时对国内外的模具市场进行了分析。关键词:模具制造技术;发展;模具工业1引言模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,是最重要的工业生产手段和工艺发展方向,一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平,模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。国民经济的5大支柱产业:机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应,模具是“效益放大器”,用模具生产的最终产品价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍,模具生产水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,也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,因此,振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。2模具与模具工业概述模具是一种专用工具,用于成形(型)各种金属或非金属材料所需要零件的形状制品,这种专用工具统称模具。模具是工业生产中最基础的设备,是实现少切削和无切削的不可缺少的工具,广泛用于工业生产中的各个领域,如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等,它们中60%~80%的零件都需要模具来进行制造;高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产;工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。我国模具工业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,我国模具技术水平有了很大的发展和提高;大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了一个新台阶,模具质量及寿命明显提高,模具交货期大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应用,并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了重要作用。我国模具工业的发展趋势当前,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,用户对模具制造要求是“交贷期短”“、精度高”“、质量好”和“价格低”,模具技术的发展应该与这些要求相适应。现代模具制造技术是以两大技术的应用为标志的,一是数控加工技术,二是计算机应用技术。(1)数控加工技术包括:数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。数控机械加工技术:模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术,这些技术正在朝着高速切削的方向发展。数控电加工技术:如数控电火花加工技术、数控线切割技术。数控特种加工技术:通常利用光能、声能和超声波等来完成加工的,如快速原型制造技术等,它们为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。(2)计算机技术。CAD/CAM技术:用于建模和为数控加工提供NC程序。CAE技术:主要是针对不同的模具类型,以相应的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的,改善模具设计。仿真技术:主要是检测模具数控加工的NC程序,减少实际加工过程中的失误。网络技术:通过局域网和广域网达到异地同步通信、及时解决问题的目的。我国模具技术与国外的差距虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中占的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。(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,模具工业有了较大的发展,但无论是在数量上,还是在质量上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,大部分工作均需模具厂去完成,加工企业管理体制上的约束,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技术普及率不高,加工设备数控化程度低等,也造成了模具生产效率不高,周期较长。(2)产品水平。衡量模具产品的水平,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,见表1、表2和表3所示。(3)工艺装备水平。我国机床工具行业已经可以提供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、光曲磨床和3坐标测量机等。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,与国外相比,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的品种多、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,模具工业的发展趋势是非常明显的。模具产品的大型化和精密化模具产品成型(形)零件的日趋大型化,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。随着零件微型化和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。多功能复合模具新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的,一副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,通过多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。新型的热流道模具塑料模中由于采用热流道技术,可以提高模具制造的生产效率和质量,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的一大变革,国外模具已有一半用上了热流道技术,有的企业甚至已达80%以上,效果十分明显。气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。快速经济模具目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以上,一方面是制品使用周期短和品种更新快,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,开发快速经济模具越来越引起人们的重视。高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达到40000~100000转/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≤10μm的加工表面粗糙度,形状精度可达10μm。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成型加工的挑战。因此,高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工的发展,特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。4模具市场分析从模具市场发展的总体趋势来看应该是平稳向上的,国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。模具市场的总体趋势虽然平稳向上,但各类模具的表现却不可能一致,冲模、塑料模和压铸模的总和一般占模具总量的80%左右,在未来的模具市场中,塑料模和压铸模的发展速度将高于冲模,它们在模具总量中的比例将逐步提高。模具需要量是根据有关主机产量及其技术发展来进行预测的,模具需求发展高于主机发展速度是一般规律。国内的汽车、摩托车行业的模具市场是模具最大的市场,家用电器行业单台电冰箱需用模具生产的零件约150个,共需模具约350副,价值约400多万元,其中冲模与塑料模之比为2:1。单台洗衣机需用模具生产的零件约为500多个,共需模具200副,价值约2000万元到3000万元,其中冲模与塑料模之比为1:2~1:3。单台空调器仅塑料模就需近20副,价值约为150万元左右。单台微波炉共需模具近100副,价值约200万元。电子及通讯产品电子产品中,音像产品是模具的主要市场,其中以彩色电视机为主,单台彩电大约有150个零件需用模具生产,共需模具约140副,价值约700万元,其中塑料模约10副,价值120万元左右。建材行业随着建筑业的发展,建材的需求量将大幅度增长,塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大,其中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。塑料制品2005年,我国塑料制品将达1800万吨,其中工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业,目前满足率只有,预计每年将有25%的增长率。国际模具市场分析目前世界模具市场供不应求,近几年,世界模具市场总量一直为600~650亿美元,美国、日本、法国和瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3。我国模具出口数量极少,模具标准件虽已开始向香港和东南亚地区出口,但为数也不多,1998年模具出口总额约为亿美元,约为全国模具总产值的,与其他先进国家相比差距甚大。我国模具钳工技术水平高,劳动力成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。随着经济的高速发展,中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所带来的市场走势。综上所述,未来几十年,国内外模具市场需求很旺,前景很好。5参考文献[1]蒋建强.模具数控加工技术[M].北京:电子工业出版社,2005.[2]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]孔德音.模具制造学[M].北京:机械工业出版社,1998.[4]蒋建强.数控加工技术与实训[M].北京:电子工业出版社,2003
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