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1引言
模具是工业成品生产用的主要工艺装备,主要用于制造业和加工业。它是和冲压、锻造、铸造、粉末等成形机械,同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成形加工用的成形机械配套,作为成形工具来加工各种类形的零件制品。即模具是制造业的重要工艺基础,随着与国际接轨的步伐不断加快,市场竞争的日益加剧,人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。
模具是由机械零件构成,它与相应的压力成形机械相配合,具有直接改变金属或非金属材料的形状、尺寸、相对位置和性质,使之成形为合格制品或半成品零件。它是一种高效率的工艺装备。在工业生产中,用模具进行各种材料的成形,可实现高速度的大量生产,并能在大量生产条件下稳定地保证制件的质量。同时,具有节约原材料、制件成本低廉、操作简单,以及制品有较好的互换性等一系列优点。因此,在现代工业生产中,模具的应用日益广泛,已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
模具的应用与特点
在现代化工业生产中,模具已广泛用于电动机与电器产品、电子与计算机产品,仪表、家用电器产品与办公设备、汽车,军械,通用机械等产品的生产线中:
其主要原因,是由于利用模具加工制品零件有以下特点:
(1)模具的适应性强
模具的种类很多。其中每一类、每一种模具都有其特定的用途和使用方法及与其相配套的成形加工机床和设备。在工业生产过程中,可根据不同产品零件的结构、性质、精度和批量,以及零件材料和材料性质、供货形式,采用不同类别和种类的模具与之相适应。如锻件则需采用锻模,冲件则需采用冲模,塑件则需采用塑料成形模具,薄壳塑件则需采用吹塑及吸塑模具等。同时,还可针对产品零件的生产规模及生产形式,亦可采用不同结构的模具与之相适应。如为适应产品零件的大批量生产,可采用高效率、高精度和高寿命的、自动化程度较高的模具;为适应新产品试制或多品种、小批量的产品零件生产,可采用简易及通用、快换式模具生产。
(2)模具的生产效率高,节约原材料
采用模具成形加工成品零件的效率较高。如采用高速冲压,其速度可达1800次/min,普通冲模也可达200~600次/min。用塑料注射塑件,一般可在1~2min内成形。同时,利用模具加工零件,可以达到无废料及少废料加工。因此,与普通机械加工相比,采用模具加工零件制品,不仅生产效率高,而且生产消耗低,可大幅度节约原材料资源,是进行产品生产的一种优质、高效、低耗的生产技术。
(3)模具生产的零件制品互换性好
采用模具生产零件制品,在模具一定使用寿命范围内,其生产的合格制品(冲件、塑件、锻件)由于出于同一模具之中,所以其相似性好,尺寸精度稳定,故可以完全互换。这是利用一般加工方法难以比拟的。
(4)操作工艺简单
采用模具加工制品零件,一般操作工艺简单,技术易学容易掌握,不需要操作者有较高的技艺水平。因此,可以节约人力资源。
(5)模具社会效益高
一般说来,模具是高技术含量的社会产品,其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗费用及模具设计与试模等费用。尽管模具的一次性投资较大,但使用后,其模具的用户及产品用户受益确无法比拟。如电视机价格的1/3000~1/5000,即大批量生产的每台电视机的成本,模具投资仅占一小部分,设置可以忽略不计,而实际上,很高的模具价值确为社会所拥有,变成了社会财富。
综合上述,在现代化工业生产中,使用模具生产零件制品,是一项优质、高产、低耗、适应性很强的生产技术,同时也是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品,是价值较高的社会财富。但利用模具生产制品,只适用于制品批量较大的生产。由于模具本身多位单件生产,型面复杂精度要求高,加工难度大、生产周期长、制造费用较高,不宜用于单件及批量小的制品零件。
3模具生产过程的基本要求
模具的设计过程与模具的制造过程的总和称为模具的生产过程。在模具生产中,无论是模具的设计还是模具的制造,都应满足以下基本要求:
(1)确保模具的质量
模具的制造加工中,按工艺规程所生产出的模具,应能大大拉模具设计图样所规定的全部精度和表面质量要求,并能按用户要求能批量生产出合格的零件来,动作灵活、安全可靠,质量就是企业的生命。为了提高模具的制造质量,保证精度要求,在条件允许的情况下,要尽量采用先进的加工方法和高精度加工设备。
同时还应提高模具装配技艺及管理经营水平,实现全面质量监控。
(2)保证模具的交货期
严格保证模具的交货期,就是保证企业的信誉,这是企业发展的基础。为保证模具的交货期,须尽力缩短模具制造周期。即在采用模具标准零部件的基础上,缩短工艺过程,使成形零件的加工工序高度集成。在有条件的情况下,须配置凸、凹模型面成形加工工序高度集成化的数控(CN)、计算机数控(CNC)机床及与其相配的工装。
(3)保证模具成本的低廉
保证模具成本的低廉,即是保证企业经济效益的提高。为了降低成本,确保模具成本的低廉,必须要合理利用材料,提高劳动效率、节约加工工时,减少模具制造周期,同时还要节约各项开支费用,努力提高模具的耐用度及使用寿命。
(4)不断提高加工工艺水平
制做模具要根据现有生产条件,尽量采用新工艺、新技术、新设备、配备NC、CNC加工装备,推广CAD/CAM、CAE模具技术及型腔加FMS(柔性加工系统)技术,以提高模具生产效率与质量、降低成本,使模具生产有较高的技术经济效益和水平。
(5)保证良好的劳动条件
模具钳工应在不超过国家标准规定的噪声、有害气体、粉尘、高温及低温条件下工作。良好的工作环境,是生产优质、高效模具产品的有力保证。
4提高模具技术水平的措施
衡量模具技术水平,主要包括模具制造周期的长短、模具的使用寿命、模具的精度、模具的制造成本及模具标准程度等即可方面。因此,在工业生产中,应设法提高模具技术水平。其主要措施是:
(1)建立健全模具工业体系产业基础
为了发展模具产业,提高模具技术水平,适应社会产品工业化规模,应建立模具专业企业或为模具企业提高生产装备的企业,组成强大的产业基础,为工业化生产服务。同时,这些模具企业还必须配备相应的先进技术装备,如数控和计算机数控机床,CAD/CAM系统及各种先进的工艺装备。
(2)研制、生产优质模具新材料
由于工业产品规模生产的要求,模具需具备高精度、高寿命的使用性能。因此,模具零件需采用高性能、高硬度或超硬材料制造。不断研究、生产高硬材料及高硬材料加工成形设备和方法,是提高模具寿命,提高耐用度的必由之路。
(3)采用高精设备,提高加工工艺水平
为了提高模具制造精度,在加工制造中,应尽量采用先进的、高精设备加工。
例如采用NC、CNC成形磨削加工机床,NC、CNC成形铣削加工机床、加工中心等一系列数控、计算机数控技术,减少人工对加工精度的影响,大大提高模具的质量和精度。
(4)努力实施模具标准化工作
模具标准化工作是现代模具生产的技术基础和必备条件。实施模具标准化,即使将模具中的通用零部件设计成通用的标准,组织规模生产,以提高模具设计和制造的效率,缩短模具制造周期,提高模具性能水平。
(5)采用模具CAD/CAM FMS技术
采用CAD/CAM模具设计与制造一体化和建立模具制造用柔性加工生产线或车间(FMS技术),是优化模具生产过程,实现模具制造和生产现代化的产业基础和科学基础,也是模具生产的最高技术水平的表现。
(6)加强人才培训,提高生产技艺技能
模具生产技术,一般属于高智能的脑力及体力劳动。在设计及制造中,需要高超的技艺和创造性。因此,为了提高模具技术水平,应不断对工程技术人员及操作工人进行技术培训,学习先进的制模技术,并经常进行技术交流,加强协作,不断引进先进技术,以提高模具设计、加工与制造水平。
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