具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全,同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型,以實(shí)現(xiàn)信息的綜合與共享,從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測試、及生產(chǎn)的全過程,達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)變成系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。
1.模具CAD/CAE,CAM正向集成化、三維畫、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
(1)模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全,同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型,以實(shí)現(xiàn)信息的綜合與共享,從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測試、及生產(chǎn)的全過程,達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)變成系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。
集成化程度較高的軟件還包括:Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng);北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件;吉林金網(wǎng)絡(luò)媒介工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。
(2)模具設(shè)計(jì)、分析及制作的三維化
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制作的三維化、無紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè)計(jì)模具,所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具課制作性評價(jià)和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn),從而使模具并行工程成為可能。另外,Cimatran公司的Moldexpert,Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件,可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞Moldflow公司的三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。國內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類型軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面,生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔,實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān),自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔價(jià)格,并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果效驗(yàn)等。
(3)模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢
隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和等方面的全球化、國際化,以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)既有必要,也有可能。美國在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出,到2006年要實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案,使汽車開發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。
2.模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
(1)模具檢測設(shè)備的日益精密、高效
精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展,對檢測設(shè)備的要求越來越高?,F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2~3μm,目前國內(nèi)廠家使用較多的是意大利、美國、日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī),并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利廠3250mm×3250mm三坐標(biāo)測量機(jī),還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀,率先在國內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段,從而實(shí)現(xiàn)了從測量實(shí)物—建立數(shù)學(xué)模型—輸出工程圖紙—模具制造全過程,成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括:英國雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLONSERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光側(cè)頭和接觸式側(cè)頭優(yōu)勢互補(bǔ),激光掃描精度為0.05mm,接觸式側(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國GOM公司的ATIS便攜式掃描儀,日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺(tái)式掃描儀和英國泰勒?霍普森公司的TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。
(2)數(shù)控電火花加工機(jī)床
日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的AQ325L、AQ550L.LSWEDM具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動(dòng)編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。
(3)高速銑削機(jī)床(HSM)
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5~10倍)及可加工硬材料<60HRq等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心,其機(jī)床定位精度可達(dá)8μm,自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸,最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床,其加工范圍達(dá)2500mm×5000mm×1800mm,轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min,切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工,如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工,其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。
3.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比,快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短、成本較低的特點(diǎn),精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求,是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的面積制造技術(shù),具體主要有以下一些技術(shù)。(1)快速原型制造技術(shù)(RPM)
它包括激光立體光刻技術(shù)(SLA);疊層輪廓制造技術(shù)(LOM;激光粉末選區(qū)燒結(jié)成形技術(shù)(SLS);熔融沉積成形技術(shù)(FDM);和尚未印刷成形技術(shù)(3D-P)等。
(2)表面成形制模技術(shù)。
它是指利用噴涂、電鑄和化學(xué)腐蝕等新的工藝方式形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)。
(3)澆鑄成形制模技術(shù)。
主要有秘錫合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、樹脂復(fù)合成形面積技術(shù)及硅橡膠制模技術(shù)等。
(4)冷擠壓及超塑成形制模技術(shù)。
(5)無模多點(diǎn)成形技術(shù)。
(6)KEVRON鋼帶沖裁落料制模技術(shù)。
(7)模具毛坯快速制造技術(shù)。
主要有干砂實(shí)型鑄造、負(fù)壓實(shí)型鑄造、樹脂砂實(shí)型鑄造及失蠟精鑄等技術(shù)。
(8)其他方面技術(shù)。
如采用氮?dú)饣蓧哼?、卸料、快速換模技術(shù)、沖壓單元組合技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)及實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)等。
4.模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速
模具工業(yè)要上水平,材料應(yīng)用是關(guān)鍵。因選材和用材不當(dāng),致使模具過早失效,大約占失效模具的45%以上。在模具材料方面,常用冷作模具鋼CrWMn、Cr12、Cr12MoV和W6M05Cr4V2,火焰淬火鋼(如日本的AUX2、SX105V(7CrSiMnMoV)等;常用新型熱作模具鋼有美國H13、瑞士QRO80M、QR090SUPREME等;常用塑料模具用鋼有預(yù)硬鋼(如美國P20)、失效硬化型鋼(如美國P21、日本NAK55等)、熱處理硬化型鋼(如美國D2,日本PD613、PD555、瑞士一勝白136等)、粉末模具鋼(如日本KAD18和KAS440)等;覆蓋件拉延模常用HT300、QT60-2、Mo-Cr、Mo-V鑄鐵等,大型模架用HT250。多工位精密沖模常采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金YG20等。在模具表面處理方面,其主要趨勢是:由滲入單一元素向多元素共滲、復(fù)合滲(如TD法)發(fā)展;由一般擴(kuò)散向CVD、PVD、PCVD、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展;可采用的鍍膜有:TiC、TiN、TiCN、TiAIN、CrN、Cr7C3、W2C等,同時(shí)熱處理手段由大氣層處理向真空熱處理發(fā)展。另外,目前對激光強(qiáng)化、輝光離子氮化技術(shù)及電鍍(刷鍍)防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。