0005 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)書寫式樣

1、現(xiàn)代模具的先進(jìn)制造方法綜述摘要：本文主要介紹了當(dāng)今模具行業(yè)的先進(jìn)加工制造方法。從現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，合理分析了今后的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)現(xiàn)代模具的幾種先進(jìn)加工制造方法進(jìn)行了概括性的介紹。關(guān)鍵詞：模具制造 先進(jìn)方法 綜述Abstract: In this paper, the mold industry in todays advanced manufacturing methods. Starting from the current state of development, rational analysis of the development trend of the future, an

2、d several modern mold manufacturing methods of advanced general are introduced.一、模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及今后趨勢(shì)1.模具和模具行業(yè)模具是用來(lái)成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過(guò)所成型材料物理狀態(tài)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、擠壓、粉末冶金件壓制、壓力鑄造，以工程塑料、橡膠、陶瓷等制品的壓塑或注塑的成形加工中，用以在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的

3、基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上以來(lái)模具的生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依賴模具完成。因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步，模具技術(shù)有涉及到許多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家，特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已經(jīng)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益?？v觀世界

4、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟(jì)繁榮和經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)代都不可或缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩時(shí)期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然千方百計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)給模具帶來(lái)強(qiáng)勁的需求。因此，模具行業(yè)是一個(gè)經(jīng)久不衰的工業(yè)。2、我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 模具是工業(yè)生產(chǎn)中極其重要而又不可或缺的特殊基礎(chǔ)工藝裝備，其生產(chǎn)過(guò)程集精密制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制和綠色制造為一體，既是高新技術(shù)載體，又是高新技術(shù)產(chǎn)品。主要用于高效大批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中的有關(guān)部件和制件，其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，技術(shù)、資金密集，是制造業(yè)各有關(guān)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步的重要保障。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，過(guò)去長(zhǎng)期依賴鉗工、以鉗工為

5、核心的粗放型作坊式的生產(chǎn)管理模式，正逐漸被以技術(shù)為依托、以設(shè)計(jì)為中心的集約型現(xiàn)代化生產(chǎn)管理模式所替代；模具產(chǎn)品的傳統(tǒng)概念也正被模具是高新技術(shù)產(chǎn)品的概念所替代。數(shù)控技術(shù)已把工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，CAD/CAM/CAE軟件已把模具技術(shù)人員從繁重的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)。目前模具總銷售額中塑料模具占比最大，約占45%；沖壓模具約占37%；鑄造模具約占9%：其他各類模具共計(jì)約9%。 我國(guó)模具工業(yè)處于世界中等水平，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，仍有大約10年以上的差距，模具加工在線測(cè)量和計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量及企業(yè)管理的差距在15年以上。主要表現(xiàn)為：模具使用壽命低30%50%（精沖模壽命一般只有國(guó)外先進(jìn)水平的1/3

6、左右），生產(chǎn)周期長(zhǎng)30%一50%，質(zhì)量可靠性與穩(wěn)定性較差，制造精度和標(biāo)準(zhǔn)化程度較低等。與此同時(shí)，我國(guó)在研發(fā)能力、人員素質(zhì)、對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)理論與技術(shù)的研究等方面也存在較大差距，因此造成在模具新領(lǐng)域的開拓和新產(chǎn)品的開發(fā)上較慢，目前我國(guó)中低檔模具已供過(guò)于求，而以大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具為主要代表的高技術(shù)含量模具自給率還較低，只有60%左右，有很大一部分依靠進(jìn)口。我們還處于以向先進(jìn)國(guó)家跟蹤學(xué)習(xí)為主的階段，創(chuàng)新不夠，尚未到達(dá)信息化生產(chǎn)管理和創(chuàng)新發(fā)展階段。 可喜的是近年來(lái)我國(guó)的模具技術(shù)和水平也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步主要表現(xiàn)在一下方面：1)研究開發(fā)模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，一些新的熱處

7、理工藝，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。2)開發(fā)了一些多工位級(jí)進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。3)研究開發(fā)一些模具加工新技術(shù)和新工藝，如三維曲面數(shù)控、仿形加工；模具鋼的超塑性成形技術(shù)和各種快速制模技術(shù)等。4)模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，國(guó)內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)銑床、CNC 電火花線切割機(jī)床和高精度電火花成形機(jī)床等。5)模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造已在國(guó)內(nèi)開發(fā)和應(yīng)用。我國(guó)的模具技術(shù)雖然得到了較大的發(fā)展，但 仍然還需花費(fèi)大量資金向國(guó)外進(jìn)口模具，其原因是：1)專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。2)模具品種少，生產(chǎn)效率低、經(jīng)濟(jì)效益較差。3)模具生產(chǎn)制造周期

8、長(zhǎng)、精度不高，制造技術(shù)落后。4)模具壽命短，新材料使用量少。5)模具生產(chǎn)力量分散、管理落后。根據(jù)我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，今后的發(fā)展方向?yàn)椋?)開發(fā)和發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長(zhǎng)壽命的模具，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需要。2)加速模具的標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期。3)大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具 CAD/CAM 技術(shù)，提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。4)積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。5)發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展模具工業(yè)的需要。二、模具制造的基本要求和特點(diǎn)1、模具制造的要求(1)制造精度高 為了生產(chǎn)合格的產(chǎn)品和發(fā)揮模具的效能，設(shè)計(jì)、制造的模具必須具有較高的精度

9、。模 具的精度主要是由模具零件精度和模具結(jié)構(gòu)的要求來(lái)決定的。為了保證制品精度，模具工作部分的精度通常要比制品精度高 24 級(jí)；模具結(jié)構(gòu)對(duì)上、下模之間的配合有較高要求，因此組成模具的零件都必須有足夠的制造精度。(2)使用壽命長(zhǎng)(3)制造周期短 模具制造周期的長(zhǎng)短主要取決于制模技術(shù)和生產(chǎn)管理水平的高低。為了滿足生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，必須在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短模具制造周期。(4)模具成本低 模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有關(guān)，必須根據(jù)制品要求合理設(shè)計(jì)模具和制訂其加工工藝。2、模具制造的特點(diǎn) 模具制造屬于機(jī)械制造范疇，但與一般機(jī)械制造相比，它具有許多特點(diǎn)：(

10、1)單件生產(chǎn) 用模具成型制品時(shí)，每種模具一般只生產(chǎn) 12 副，所以模具制造屬于單件生產(chǎn)。每制造一副模具，都必須從設(shè)計(jì)開始，制造周期比較長(zhǎng)。(2)制造質(zhì)量要求高(3)形狀復(fù)雜 模具的工作部分一般都是二維或三維復(fù)雜曲面，而不是一般機(jī)械的簡(jiǎn)單幾何體。(4)材料硬度高 模具實(shí)際上相當(dāng)于一種機(jī)械加工工具，硬度要求高，一般用淬火工具鋼或硬質(zhì)合金等材料，采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法制造有時(shí)十分困難。三、模具先進(jìn)制造技術(shù)1. 先進(jìn)制造技術(shù)的范疇：一般認(rèn)為先進(jìn)制造技術(shù)有以下四部分組成，但它是動(dòng)態(tài)的，變化的。1） 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)合理的設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品品質(zhì)、環(huán)境相容性、經(jīng)濟(jì)性和滿足需求的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)的水平、質(zhì)量和效率是決定產(chǎn)品

11、開發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要環(huán)節(jié)。在新的技術(shù)環(huán)境下，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)以計(jì)算機(jī)輔助工具和包含豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)支撐體系的智能技術(shù)為基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)過(guò)程有機(jī)結(jié)合在一起，形成一些新的理論和方法。主要包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、反求工程技術(shù)（RE）、并行工程（CE）、協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)（CSCW）、穩(wěn)健設(shè)計(jì)技術(shù)（Robust Design）與質(zhì)量功能配置、再生工程、綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)等。2） 先進(jìn)制造工藝技術(shù)先進(jìn)制造工藝是先進(jìn)制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔生產(chǎn)和保證產(chǎn)品質(zhì)量與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的前提。例如金屬超塑性的發(fā)現(xiàn)、金屬緊密鑄鍛沖壓工藝的進(jìn)步已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不經(jīng)切削加工

12、或極少加工余量即可成形，使得成型制造技術(shù)正在從制造工件毛坯或接近零件形狀向直接制成工件或凈成形的方向發(fā)展；用于汽車、飛機(jī)、精密機(jī)械的精密加工精度已達(dá)（um）級(jí)，用于磁盤、磁鼓制造的精密加工精度已達(dá)到亞微米級(jí)（0.01um），用于超精密電子器件的精密加工精度已經(jīng)達(dá)到毫微米級(jí)（0.001um），而超精密加工的精度也已經(jīng)達(dá)到納米級(jí)（0.1-100nm）級(jí)的階段，這些都是實(shí)現(xiàn)高效清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。主要包括：計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、少無(wú)切削制造技術(shù)、精密加工和超精密加工技術(shù)、非機(jī)械加工制造技術(shù)、快速原型制造（RPM）、仿生制造、虛擬制造技術(shù)（VMT）等。3） 綜合自動(dòng)化技術(shù)綜合自動(dòng)化技術(shù)事實(shí)上是一個(gè)

13、包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)作系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)代系統(tǒng)管理思想貫穿在一起，以實(shí)現(xiàn)從信息、功能、過(guò)程直至企業(yè)的集成和優(yōu)化技術(shù)的物化環(huán)節(jié)，能過(guò)將制造企業(yè)的人、技術(shù)、管理和資源以及物流、信息流、與價(jià)值流有機(jī)結(jié)合在一起。主要包括：分布式數(shù)控技術(shù)（DNC）、柔性制造技術(shù)（FMT）、集成制造技術(shù)（CIMT）、智能制造技術(shù)（IMT）。3） 現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)是一項(xiàng)富有哲學(xué)意味的系統(tǒng)理論和方法，它在信息集成、功能集成、過(guò)程集成和企業(yè)集成的基礎(chǔ)上，著重討論如何最大限度的發(fā)揮已有技術(shù)、設(shè)備、資源和人員的作用和最大限度的提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力的組織與經(jīng)營(yíng)管理策略。主要包括：制造資源計(jì)劃（MR

14、PII）、準(zhǔn)時(shí)制造（JIT）和精益生產(chǎn)（LP）、敏捷制造（AM）、全球化制造（GM）和星系管理系統(tǒng)（IMS）、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及相關(guān)技術(shù)等。2. 傳統(tǒng)加工與特種加工的比較1）傳統(tǒng)的模具加工制造方法，也就是機(jī)械加工，即用傳統(tǒng)的切削與磨削加工與現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床加工，機(jī)械加工也常作為零件粗加工和半精加工的主要方法。機(jī)械加工的主要特點(diǎn)是加工精度高、生產(chǎn)效率高，而且用相同的設(shè)備和工具可以加工出各種形狀和尺寸的工件。但是，用機(jī)械加工方法加工形狀復(fù)雜的工件時(shí)，其加工速度很慢，高硬度材料難以加工。2）特種加工 特種加工是有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的加工方法，例如電加工。從廣義上講，特種加工是指那些不需要用比工件更硬的工具，

15、也不需要在加工過(guò)程中施加明顯的機(jī)械力，而是直接利用電能、聲能、光能、化學(xué)能等來(lái)除去工件上的多余部分，以達(dá)到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法。3幾種先進(jìn)制造技術(shù)方法:3.1 電火花加工 電火花加工（EDM）也稱放電加工或電蝕加工，其基本原理是利用工件和工具電極之間所產(chǎn)生的火花放電現(xiàn)象。在火花放電的瞬間，會(huì)產(chǎn)生約一萬(wàn)度的高溫，從而使金屬熔化、汽化而被去除，不斷的火花放電，就會(huì)不斷的蝕去金屬，最終達(dá)到加工成型的目的。在特種加工中，電火花加工的應(yīng)用最為廣泛，尤其在模具制造業(yè)有著極為重要的地位。 電火花加工主要應(yīng)用于模具中型孔、型腔的加工。 （1）電火花穿孔成型加工：主要用于型腔加工（加工各類型

16、腔模及各種復(fù)雜的型腔零件）和穿孔加工（加工各種沖模，擠壓模、粉末冶金模、各種異型孔及微孔等），約占電火花加工總數(shù)的30%。 （2）電火花線切割加工：主要用于切割各種沖模和具有直紋面的零件；下料、截割和窄縫加工，約占電火花加工總數(shù)的60%。還有電火花內(nèi)孔、外圓和成型磨削，電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工，電火花高速小孔加工，電火花表面強(qiáng)化刻字等。 電火花加工屬于非接觸加工，因此加工中無(wú)宏觀切削力。故適用于薄壁、低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。由于可以簡(jiǎn)單地將工具電極的形狀比較簡(jiǎn)單的復(fù)制在工件上，特別適合于復(fù)雜的型孔和型腔加工。采用數(shù)控技術(shù)，可以將形狀比較簡(jiǎn)單的工具電極加工出復(fù)雜形狀的型腔。 電火花型腔加工主要

17、用于注射模、壓鑄模和熱鍛模等模具的型腔成形。為了節(jié)省加工時(shí)間，經(jīng)常采用切削加工和電火花加工相結(jié)合的方法。即在模具淬火之前將型腔的主要材料用切削加工的方法切除，淬火后，再采用電加工的方法最后成形。雖然有時(shí)零件不需要淬火，也可以采用類似的方法。采用高速數(shù)控銑削時(shí)，這種方法十分常見，并在生產(chǎn)中逐漸演變成電火花成型加工的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象。 3.2 高速切削技術(shù)它是一項(xiàng)高新技術(shù)，以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在模具制造行業(yè)中獲得了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。高速刀具技術(shù)模具制造業(yè)中將普遍應(yīng)用高速(超高速)干式切削技術(shù)。超硬刀具材料的應(yīng)用、復(fù)合(組合

18、)式各類高速切削刀具(工具)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，是刀具(工具)品種發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)。其中無(wú)屑加工工藝的搓、擠滾壓成形類刀具(工具)應(yīng)用會(huì)更加廣泛；超硬刀具材料將在各類刀具的涂層材料、SiN 陶瓷及Ti基陶瓷領(lǐng)域發(fā)展更快、應(yīng)用更加廣泛。 高速機(jī)床技術(shù)我國(guó)高速機(jī)床技術(shù)重點(diǎn)：一是研發(fā)機(jī)床關(guān)鍵功能部件；二是多功能復(fù)合機(jī)床設(shè)計(jì)、制造網(wǎng)絡(luò)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用等。隨著數(shù)控系統(tǒng)，關(guān)鍵功能部件、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的進(jìn)步與完善，將促使多軸聯(lián)動(dòng)、多面高速加工中心，銑、車功能為一體的復(fù)合加工中心技術(shù)達(dá)到實(shí)用化；相應(yīng)出現(xiàn)各類數(shù)控專用高效率加工機(jī)床；將激光技術(shù)更加廣泛應(yīng)用于機(jī)械成形加工、切割加工領(lǐng)域；機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的功能將可實(shí)施

19、網(wǎng)絡(luò)化通訊與生產(chǎn)，進(jìn)一步提升數(shù)控機(jī)床的利用率。零件毛坯制造技術(shù)快速成形技術(shù)的實(shí)用化，將進(jìn)一步提升目前的精鑄、精鍛及其它成形制造技術(shù)，使其幾何尺寸精度能滿足少無(wú)切屑加工的要求，其材料的選擇將適應(yīng)綠色制造工程的技術(shù)要求，零件材料的可加工性能將適應(yīng)高速切削技術(shù)要求。 圖: 零件材料的可加工性能與高速切削技術(shù)要求其它技術(shù)自動(dòng)生產(chǎn)線技術(shù)：將以各類高速加工中心組成，大力發(fā)展柔性、敏捷制造工程技術(shù)；測(cè)量技術(shù)：隨著高速加工系統(tǒng)工程技術(shù)廣泛應(yīng)用，數(shù)字化CCD、激光圖形處理測(cè)量技術(shù)和隨機(jī)在線高速測(cè)量技術(shù)將廣泛應(yīng)用于柔性數(shù)控生產(chǎn)線及數(shù)控專用高效率加工機(jī)床上，將在不斷進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，大力發(fā)展寬帶網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)安全技

20、術(shù)。3.3 快速模具的制造 RPM技術(shù)獲得零件的途徑不同于傳統(tǒng)的材料去除或材料變形方法，而是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散/堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。從成形角度看，零件可視為由點(diǎn)、線或面的疊加而成，即從CAD模型中離散得到點(diǎn)、面的幾何信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地堆積零件。從制造角度看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的指令傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，通過(guò)激光束或其他方法使材料逐層堆積而形成原型或零件，無(wú)需經(jīng)過(guò)模具設(shè)計(jì)制作環(huán)節(jié)，極大地提高了生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本，特別是極大地縮短生產(chǎn)周期，被譽(yù)為制造業(yè)中的一次革命。

21、RPM技術(shù)的特征：1）高度柔性：快速原型技術(shù)的最突出特點(diǎn)就是柔性好，它取消可專用工具，在計(jì)算機(jī)管理和控制下可以制造出任意復(fù)雜形狀的零件，它可重編程、重組、連續(xù)改變的生產(chǎn)裝備用信息方式集成到一個(gè)制造系統(tǒng)中。2）技術(shù)的高度集成：快速原型技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)。激光技術(shù)與材料技術(shù)的綜合集成。找成形概念上，它以離散/堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大的榮幸為目標(biāo)。因此只有在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)高度發(fā)展的今天，快速原型技術(shù)才有可能進(jìn)入實(shí)用階段。3）設(shè)計(jì)制作一體化：快速原型技術(shù)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)就是CAD/CAM一體化。在傳統(tǒng)的CAD/CAM技術(shù)中，由于成形思想的局限性，致使設(shè)計(jì)制造一體化

22、很難實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于快速原型技術(shù)來(lái)說(shuō)，由于采用離散/堆積分層制作工藝，能夠很好地將CAD/CAM結(jié)合起來(lái)。4）快速性：快速原型技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是其快速性。這一特點(diǎn)適合于新產(chǎn)品的開發(fā)與管理。5）自由形狀制造：快速原型技術(shù)的這一特點(diǎn)是基于自由形狀制造的思想。 6）材料的廣泛性：在快速原型領(lǐng)域中，由于各種快速原型工藝的成形方式不同，因而材料的使用也各不相同?？焖僭椭圃斓膬?yōu)點(diǎn)： 1）從設(shè)計(jì)和工程的角度出發(fā)，可以設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的零件 2）從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計(jì)、加工、檢查的工具。3）從市場(chǎng)和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)需求低成本地改變產(chǎn)品。將RPM技術(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)相結(jié)合，稱之為基于

23、RPM的快速模具技術(shù)，客觀上它可以大大縮短模具的開發(fā)周期，提高生產(chǎn)率，是解決模具設(shè)計(jì)與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途徑，RT技術(shù)與傳統(tǒng)模具技術(shù)相比，能夠節(jié)省1/3的時(shí)間和成本。目前很多采用RP技術(shù)的公司并不是單單是制作快速成型的原型，而是將快速成型與快速模具制造技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行快速模具或成品制造。 4特種加工技術(shù)面向快速制造的特種加工技術(shù)是在傳統(tǒng)的特種加工技術(shù)與材料技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合的基礎(chǔ)上，隨著快速響應(yīng)市場(chǎng)需求而逐步發(fā)展起來(lái)的。41 分層制造技術(shù)為有效地簡(jiǎn)化問(wèn)題的復(fù)雜性，將采用類似快速成形的分層制造加工模式，并嚴(yán)格控制每一層的加工余量，確保工具只有底面實(shí)現(xiàn)加工，而側(cè)面不參與

24、加工，從而使復(fù)雜的模具三維型面加工問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列平面加工問(wèn)題。42 基于電場(chǎng)控制、溶解與切削相結(jié)合的復(fù)合加工技術(shù)以鈍性工作液為紐帶，結(jié)合電場(chǎng)控制策略，探索這些工藝的復(fù)合方法，以充分發(fā)揮其各自的長(zhǎng)處，可發(fā)展出復(fù)雜曲面形狀和光整一體化加工技術(shù)。具體包括電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工技術(shù)，化學(xué)機(jī)械加工技術(shù)，超聲放電復(fù)合技術(shù)，時(shí)變場(chǎng)控制、磁場(chǎng)輔助的電化學(xué)及電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工技術(shù)，時(shí)變場(chǎng)控制的電解在線修整砂輪磨削加工技術(shù)，時(shí)變場(chǎng)控制電化學(xué)及磁粒研磨的復(fù)合加工技術(shù)等。43 三維型腔的精密成形及鏡面電火花加工一體化技術(shù)通過(guò)采用在普通煤油工作液中添加固體微細(xì)粉末的方法，來(lái)增大精加工的極間距離、減小電容效應(yīng)、增大放電通道

25、的分散性。從而可使該工藝排屑好、放電穩(wěn)定、加工效率提高，并有效降低加工表面的粗糙度。同時(shí)，混粉工作液的使用還可在模具工件表面形成硬度較高的鍍層，提高模具型腔表面的硬度和耐磨性，實(shí)現(xiàn)模具三維型腔的精密成形及鏡面電火花加工一體化。44 面向RP技術(shù)的特種加工工藝組合技術(shù)1） 直接利用RP工藝，結(jié)合相應(yīng)的后處理工藝或快速精密鑄造工藝制造模具的方法，利用金屬粉末燒結(jié)(SLS)制成的原型件，直接進(jìn)行金屬熔滲處理，形成金屬模具零件。利用SLA、FDM或LOM方法，直接制造樹脂、ABS塑料模具零件。用SLS方法直接制造鑄造用的消失蠟?zāi)?，?shí)現(xiàn)零件的快速精密鑄造。2）基于RP原型件，結(jié)合相應(yīng)的特種加工工藝，間接

26、制造模具的方法?；赗P原型，與電鑄工藝、金屬噴涂、陶瓷涂覆工藝相結(jié)合，快速制造金屬或陶瓷模具的工藝技術(shù)；澆注硅橡膠、環(huán)氧樹脂或聚氨脂等軟材料，直接制造軟模具。3）基于RP原型，結(jié)合相應(yīng)的特種加工工藝，快速制造電加工的電極，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模具零件的快速電火花成形加工。在原型或原型制作的母模上刷涂導(dǎo)電層，再電鑄或電鍍形成金屬電極。直接在原型上進(jìn)行金屬冷噴涂形成金屬電極。利用原型制造母模，充實(shí)粉末，再壓實(shí)燒結(jié)形成電極。在原型制作的母模內(nèi)充人石墨粉與粘接劑的混合物，固化形成石墨電極。在原型制作的母模內(nèi)充入環(huán)氧樹脂與碳化硅粉的混合物，首先形成研磨模，再在專用振動(dòng)研磨機(jī)上研磨出石墨電極。5.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬技

27、術(shù)的重要技術(shù)特征虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境(如飛機(jī)駕駛艙、操作現(xiàn)場(chǎng)等)，通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)。因此，具有以下四個(gè)重要特征：多感知性、存在感、交互性、自主性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)成主要由以下模塊構(gòu)成：檢測(cè)模塊：檢測(cè)用戶的操作命令，并通過(guò)傳感器模塊作用于虛擬環(huán)境。反饋模塊：接受來(lái)自傳感器模塊信息，為用戶提供實(shí)時(shí)反饋。傳感器模塊：一方面接受來(lái)自用戶的操作命令，并將其作用于虛擬環(huán)境；另一方面將操作后產(chǎn)生的結(jié)果以各種反饋的形式提供給用戶?？刂颇K：對(duì)傳感器進(jìn)行控制，使其對(duì)用戶、虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生作用。建模模塊：獲取現(xiàn)實(shí)世界組成部分的三

28、維表示，并由此構(gòu)成對(duì)應(yīng)的虛擬環(huán)境。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：1）動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)虛擬環(huán)境的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)的目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。三維數(shù)據(jù)的獲取可以采用CAD技術(shù)(有規(guī)則的環(huán)境)，而更多的環(huán)境則需要采用非接觸式的視覺(jué)建模技術(shù)，兩者的有機(jī)結(jié)合可以有效地提高數(shù)據(jù)獲取的效率。2） 實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)三維圖形的生成技術(shù)關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成。為了達(dá)到實(shí)時(shí)的目的，至少要保證圖形的刷新率不低于15楨秒，最好是高于30楨秒。在不降低圖形的質(zhì)量和復(fù)雜度的前提下，如何提高刷新頻率將是該技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。3）立體

29、顯示和傳感器技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力依賴于立體顯示和傳感器技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，需要開發(fā)新的三維顯示技術(shù)。4）系統(tǒng)集成技術(shù)由于虛擬現(xiàn)實(shí)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成技術(shù)起著至關(guān)重要作用。集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別和合成技術(shù)等等。6表面工程技術(shù)稀土表面工程技術(shù)表面工程技術(shù)中加入稀土元素通常采用化學(xué)熱處理、噴涂噴焊、氣相沉積、激光涂覆、電沉積等方法。1）稀土元素對(duì)化學(xué)熱處理的影響主要表現(xiàn)為有顯著的催滲作用，大大優(yōu)化工藝過(guò)程；加入少量稀土化合物，滲層深度可以明顯增加，改善滲層組織和性能。從而提高模具型腔表面的耐

30、磨性、抗高溫氧化性的抗沖擊磨損性。2）利用熱噴涂和噴焊技術(shù)，將稀土元素加入涂層，可取得良好的組織與性能，使模型腔表面具有更高的硬度和耐磨性。3）物理氣相沉積膜層性能的優(yōu)劣和膜與基體結(jié)合強(qiáng)度大小密切相關(guān)，稀土元素的加入有利于改善膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，膜層表面致密度明顯增大。同時(shí)，加入稀土元素可以使膜層耐磨性能也得到明顯改善，例如應(yīng)用于模具表現(xiàn)的超硬TiN膜(加入稀土元素)，使模具型腔表面呈現(xiàn)出高硬度、低摩擦系數(shù)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，提高了模具的使用壽命。4）含稀土化合物的涂覆層，可大幅度提高模具金屬材料表面對(duì)激光輻照能量的吸收率，對(duì)降低能耗和生產(chǎn)成本，以及推廣激光表面工程技術(shù)都有重要意義。稀土涂覆層

31、經(jīng)激光處理后，組織和性能發(fā)生明顯改善，涂覆層的硬度和耐磨性顯著提高。對(duì)加入Ce02的熱噴涂層進(jìn)行激光重溶，研究發(fā)現(xiàn)合金化層的顯微組織明顯改變，晶粒得到細(xì)化。激光重熔加入稀土后的噴焊合金，稀土化合物質(zhì)點(diǎn)在其中彌散強(qiáng)化，降低晶界能量，提高晶界的抗腐蝕性能，模具型腔表面的耐磨性也大大增強(qiáng)，有的文獻(xiàn)報(bào)道稀土元素提高了耐磨性達(dá)14倍。5）把稀土元素加入鍍層可采用電刷鍍、電鍍等電沉積方法。稀土甘氮酸配合物的加入使鍍層防氧鈍化壽命明顯提高；稀土元素有催化還原S02的作用，可以抑制NiCuP，MoS2電刷鍍鍍層中MoS2的氧化，明顯改善了鍍層的減摩性能，提高了抗腐蝕的能力，使模具型腔表面的耐磨壽命延長(zhǎng)近5倍。

32、納米表面工程技術(shù)納米表面工程是以納米材料和其它低維非平衡材料為基礎(chǔ)，通過(guò)特定的加工技術(shù)、加工手段，對(duì)固體表面進(jìn)行強(qiáng)化、改性、超精細(xì)加工，或賦予表面新功能的系統(tǒng)工程。1）制作納米復(fù)合鍍層。在傳統(tǒng)的電鍍液中加入零維或一維納米質(zhì)點(diǎn)粉體材料可形成納米復(fù)合鍍層。用于模具的CrDNP納米復(fù)合鍍層，可使模具壽命延長(zhǎng)、精度持久不變，長(zhǎng)時(shí)間使用鍍層光滑無(wú)裂紋。納米材料還可用于耐高溫的耐磨復(fù)合鍍層。如將nZr02納米粉體材料加入NiWB非晶態(tài)復(fù)合鍍層，可提高鍍層在550850。C的高溫抗氧化性能使鍍層的耐蝕性提高23倍，耐磨性和硬度也都明顯提高。在傳統(tǒng)的電刷鍍?nèi)芤褐校尤爰{米粉體材料，也可制備出性能優(yōu)異的納米復(fù)合

33、鍍層。2）制作納米結(jié)構(gòu)涂層。熱噴涂技術(shù)是制作納米結(jié)構(gòu)涂層的一種極有競(jìng)爭(zhēng)力的方法。其優(yōu)越性在于：工藝簡(jiǎn)單、涂層和基體選擇范圍廣，涂層厚度變化范圍大、沉積速率快，容易形成復(fù)合涂層等等。與傳統(tǒng)熱噴涂涂層相比，納米結(jié)構(gòu)涂層在強(qiáng)度、韌性、抗蝕、耐磨、熱障、抗熱疲勞等方面都有顯著改善，且一種涂層可同時(shí)具有上述多種性能。7.模具并行工程 1988年美國(guó)國(guó)家防御分析研究所（IDAInstitute of Defense Analyze）完整地提出了并行工程（CEConcurrent Engineering）的概念，即“并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）的系統(tǒng)方法。這種方法要

34、求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。并行工程的目標(biāo)為提高質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間。并行工程的具體做法是：在產(chǎn)品開發(fā)初期，組織多種職能協(xié)同工作的項(xiàng)目組，使有關(guān)人員從一開始就獲得對(duì)新產(chǎn)品需求的要求和信息，積極研究涉及本部門的工作業(yè)務(wù)，并將所需要求提供給設(shè)計(jì)人員，使許多問(wèn)題在開發(fā)早期就得到解決，從而保證了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，避免了大量的返工浪費(fèi)并行工程的本質(zhì)特點(diǎn)：1）并行工程強(qiáng)調(diào)面向過(guò)程（process-oriented）和面向?qū)ο螅╫bject-oriented）一個(gè)新產(chǎn)品從概念構(gòu)思到生產(chǎn)出來(lái)是一個(gè)完整的過(guò)

35、程（process）。傳統(tǒng)的串行工程方法是基于二百多年前英國(guó)政治經(jīng)濟(jì)學(xué)家亞當(dāng)斯密的勞動(dòng)分工理論。該理論認(rèn)為分工越細(xì)，工作效率越高。因此串行方法是把整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)全過(guò)程細(xì)分為很多步驟，每個(gè)部門和個(gè)人都只做其中的一部分工作，而且是相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行的，工作做完以后把結(jié)果交給下一部門。西方把這種方式稱為“拋過(guò)墻法”（throw over the wall），他們的工作是以職能和分工任務(wù)為中心的，不一定存在完整的、統(tǒng)一的產(chǎn)品概念。而并行工程則強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)要面向整個(gè)過(guò)程或產(chǎn)品對(duì)象，因此它特別強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮設(shè)計(jì)，還要考慮這種設(shè)計(jì)的工藝性、可制造性、可生產(chǎn)性、可維修性等等，工藝部門的人也要同樣考慮其他過(guò)

36、程，設(shè)計(jì)某個(gè)部件時(shí)要考慮與其他部件之間的配合。所以整個(gè)開發(fā)工作都是要著眼于整個(gè)過(guò)程（process）和產(chǎn)品目標(biāo)（product object）。從串行到并行，是觀念上的很大轉(zhuǎn)變。2）并行工程強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成與整體優(yōu)化在傳統(tǒng)串行工程中，對(duì)各部門工作的評(píng)價(jià)往往是看交給它的那一份工作任務(wù)完成是否出色。就設(shè)計(jì)而言，主要是看設(shè)計(jì)工作是否新穎，是否有創(chuàng)造性，產(chǎn)品是否有優(yōu)良的性能。對(duì)其他部門也是看他的那一份工作是否完成出色。而并行工程則強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成與整體優(yōu)化，它并不完全追求單個(gè)部門、局部過(guò)程和單個(gè)部件的最優(yōu)，而是追求全局優(yōu)化，追求產(chǎn)品整體的競(jìng)爭(zhēng)能力。對(duì)產(chǎn)品而言，這種競(jìng)爭(zhēng)能力就是由產(chǎn)品的TQCS綜合指標(biāo)-交貨期（

37、time）、質(zhì)量（quality）、價(jià)格（cost）和服務(wù)（service）。在不同情況下，側(cè)重點(diǎn)不同。在現(xiàn)階段，并貨期可能是關(guān)鍵因素，有時(shí)是質(zhì)量，有時(shí)是價(jià)格，有時(shí)是它們中的幾個(gè)綜合指標(biāo)。對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品而言，企業(yè)都對(duì)它有一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)的合理定位，因此并行工程應(yīng)酬 圍繞這個(gè)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)。只要達(dá)到整體優(yōu)化和全局目標(biāo)，并不追求每個(gè)部門的工作最優(yōu)。因此對(duì)整個(gè)工作的評(píng)價(jià)是根據(jù)整體優(yōu)化結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)的。并行工程在先進(jìn)制造技術(shù)中的地位與作用：并行工程在先進(jìn)制造技術(shù)中具有承上啟下的作用，這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來(lái)分別進(jìn)行的工作在時(shí)間和空間上交叉、重

38、疊，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基礎(chǔ)2）在并行工程中為了達(dá)到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說(shuō)并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展方向是虛擬制造（VM?/FONTVirtual Manufacturing）。所謂虛擬制造又叫擬實(shí)制造，它利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信

39、息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。8.模具CAD/CAE/CAM技術(shù)CAD（Computer Aided design）指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，簡(jiǎn)稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖

40、變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；由計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來(lái)，使設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)作出判斷和修改；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。CAE（Computer Aided Engineering）是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題的一種近似數(shù)值分析方法。其基本思想是將一個(gè)形狀復(fù)雜的連續(xù)體的求解區(qū)域分解為有限的形狀簡(jiǎn)單的子區(qū)域，即將一個(gè)連續(xù)體簡(jiǎn)化為由有

41、限個(gè)單元組合的等效組合體；通過(guò)將連續(xù)體離散化，把求解連續(xù)體的場(chǎng)變量（應(yīng)力、位移、壓力和溫度等）問(wèn)題簡(jiǎn)化為求解有限的單元節(jié)點(diǎn)上的場(chǎng)變量值。此時(shí)求解的基本方程將是一個(gè)代數(shù)方程組，而不是原來(lái)描述真實(shí)連續(xù)體場(chǎng)變量的微分方程組，得到的是近似的數(shù)值解，求解的近似程度取決于所采用的單元類型、數(shù)量以及對(duì)單元的插值函數(shù)。CAM（Computer-aided manufacturing）是工程師大量使用產(chǎn)品生命周期管理計(jì)算機(jī)軟件的產(chǎn)品元件制造過(guò)程。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中生成的元件三維模型用于生成驅(qū)動(dòng)數(shù)字控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)數(shù)控代碼。這包括工程師選擇工具的類型、加工過(guò)程以及加工路徑。CAD/CAE/CAM在模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)

42、用：1）模具的設(shè)計(jì)（1）圖形設(shè)計(jì)：直接通過(guò)CAD/CAM 進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具的開發(fā)和生產(chǎn)，將大量采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)，CAD/CAM 技術(shù)在模具的生產(chǎn)中，將普遍采用。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及其周密的研究，進(jìn)行生產(chǎn)決策，下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃及實(shí)施措施，緊接著進(jìn)行模具的開發(fā)。設(shè)計(jì)者使用模具CAD工作站，完成工模具設(shè)計(jì)中的造型、計(jì)算、分析以及繪制工程圖，而且可在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，可使設(shè)計(jì)者從繁重的繪圖中解放出來(lái)，能有更多的時(shí)間作創(chuàng)造性的工作，從而設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)模具。在我們職業(yè)技術(shù)學(xué)院中，工模和數(shù)控專業(yè)的學(xué)生就需在這一環(huán)節(jié)下苦功，熟悉模具CAD工作站，能熟練設(shè)計(jì)和繪制出所需模具圖形。利用現(xiàn)

43、有客戶提供的CAD數(shù)據(jù)模型，轉(zhuǎn)換成所需圖形。模具企業(yè)有的客戶提供繪制好的圖形。客戶方和模具企業(yè)制造方若使用不同的軟件，就會(huì)出現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)交流的困難。這需要解決數(shù)據(jù)接口問(wèn)題。因?yàn)榇蠖鄶?shù)CAD程序有其各自不同的數(shù)據(jù)庫(kù)形式而不能和其它程序共用幾何數(shù)據(jù)。因此客戶方的CAD的幾何體必須翻譯成模具企業(yè)制造方的接受程序能讀取的東西。通常的辦法是使用通用幾何體轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)如“IGES”或“STEP”以及一些專用的轉(zhuǎn)化器。圖紙交流也通過(guò)轉(zhuǎn)換成普遍能讀的文件如DXF，TIF，PDF等等。不過(guò)，到現(xiàn)在為止，還沒(méi)有一種方法能涵蓋所有幾何轉(zhuǎn)換問(wèn)題。市場(chǎng)上也有專門轉(zhuǎn)換并修理的軟件如CADfix能解決一定程度的問(wèn)題。以下為一轉(zhuǎn)換

44、實(shí)例：如客戶使用的軟件為CATIA 軟件，提供的文件類型為*.Model，要轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒?Pro/E 與 DELCAM 使用的文件類型，可采用 DELCAM軟件提供的專用 CATIA 接口，避免了使用IGES 轉(zhuǎn)換造成曲面錯(cuò)誤。這樣轉(zhuǎn)換后的模型圓滑光順，只有少量的變形，可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)與制造。（2）CAE分析模具CAE技術(shù)經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間，已用在注塑模、壓鑄模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化，并在實(shí)際中指導(dǎo)生產(chǎn)。注塑模CAE主要包括模具結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、裝配及干涉檢查、成型過(guò)程分析等。壓鑄模CAE目前主要以壓鑄件充型的流場(chǎng)數(shù)值模擬、壓鑄模壓鑄件溫度場(chǎng)模擬、壓鑄棋壓鑄件應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬為主。擠

45、壓模CAE主要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中模具的變形過(guò)程、應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布及變化、摩擦與潤(rùn)滑等間題，進(jìn)行了大量的分析和實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面再以注射成型為例，說(shuō)明CAE的應(yīng)用。其充模流動(dòng)過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的物理過(guò)程，高溫塑料熔體在壓力的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)流道、澆口向型腔內(nèi)充填，將型腔內(nèi)的氣體排出，這需要確定排氣的位置：多股流料在某處匯合會(huì)形成熔接痕，這需要確定熔接痕的位置，等等這些以前需要經(jīng)過(guò)多次試模之后才能夠得到圓滿解決，浪費(fèi)了資源，延長(zhǎng)了模具生產(chǎn)周期?，F(xiàn)在這些可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工程來(lái)解決（CAE），在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行塑料熔體的液態(tài)流動(dòng)性分析，確定澆口的位置、大小，排氣的位置，熔接痕的位置，以及可能產(chǎn)生充模不

46、滿的位置，這樣在模具設(shè)計(jì)時(shí)就可以采取有效手段來(lái)避免這些問(wèn)題的產(chǎn)生。（3）分割與裝配模具，產(chǎn)生模具的二維圖紙確定分型面就可以生成動(dòng)、定模鑲塊以及滑塊，并且在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行合模試驗(yàn)，檢查是否有合模干涉現(xiàn)象。同時(shí)進(jìn)行脫模角的檢查，以確認(rèn)是否有由于產(chǎn)品的放置位置不合理而產(chǎn)生倒拔模角的現(xiàn)象，防止在注塑成型結(jié)束后塑件從模具中取不出。另外設(shè)計(jì)者還要根據(jù)零件的壽命、強(qiáng)度、更換性等因素確定鑲塊、拼塊等方案。裝配模具的目的是在裝配的過(guò)程中修改各模具元件，如滑塊的大小、斜導(dǎo)柱和斜楔(下轉(zhuǎn)第77頁(yè)） （上接第44頁(yè)）孔的位置等，定出最終的模具元件圖。再將之產(chǎn)生二維圖紙。至此，模具的設(shè)計(jì)已告一段落。2）模具的制造最后就是

47、模具的制造過(guò)程了，向模具CAM工作站傳送模具的數(shù)據(jù)資料。使用模具CAM工作站，對(duì)模具進(jìn)行工藝分析和工藝處理，出工序圖、工序卡，編制數(shù)控 NC程序，向三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)發(fā)送質(zhì)量監(jiān)控指令信息資料，生產(chǎn)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)。對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行指揮、調(diào)節(jié)和控制，使模具的生產(chǎn)有條不紊地進(jìn)行。例如，將模具的簡(jiǎn)單零部件分配給與之相適應(yīng)的普通機(jī)床加工，復(fù)雜零部件分配給數(shù)控機(jī)床加工中心制作，難制作的異形溝、槽等零部件的工序由電加工機(jī)床完成，以及有特殊要求的零部件熱處理的安排，質(zhì)量控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控 在得到合格模具零部件的前提下，進(jìn)行模具總裝，完成模具的開發(fā)生產(chǎn)。采用這種開發(fā)制作技術(shù)，可以很大程度

48、地縮短模具的生產(chǎn)周期，并且使其綜合質(zhì)量至少提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。這在不少公司的復(fù)雜模具開發(fā)生產(chǎn)中已得到驗(yàn)證。 9. 敏捷制造9.1 敏捷制造的概念：敏捷制造是在具有創(chuàng)新精神的組織和管理結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造技術(shù)（以信息技術(shù)和柔性智能技術(shù)為主導(dǎo)）、有技術(shù)有知識(shí)的管理人員三大類資源支柱支撐下得以實(shí)施的，也就是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、有技術(shù)有知識(shí)的勞動(dòng)力與能夠促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間合作的靈活管理集中在一起，通過(guò)所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變的市場(chǎng)需求和市場(chǎng)進(jìn)度作出快速響應(yīng)。敏捷制造比起其它制造方式具有更靈敏、更快捷的反應(yīng)能力。9.2 敏捷制造敏捷制造的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)更快，成本更低，勞動(dòng)生產(chǎn)率更高，機(jī)器生產(chǎn)率加快，質(zhì)

49、量提高，提高生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性，減少庫(kù)存，適用于CAD/CAM操作缺點(diǎn)：實(shí)施起來(lái)費(fèi)用高。9.3 敏捷制造的生產(chǎn)技術(shù)：敏捷性是通過(guò)將技術(shù)、管理和人員三種資源集成為一個(gè)協(xié)調(diào)的、相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。首先，具有高度柔性的生產(chǎn)設(shè)備是創(chuàng)建敏捷制造企業(yè)的必要條件（但不是充分條件）。所必需的生產(chǎn)技術(shù)在設(shè)備上的具體體現(xiàn)是：由可改變結(jié)構(gòu)、可量測(cè)的模塊化制造單元構(gòu)成的可編程的柔性機(jī)床組；“智能”制造過(guò)程控制裝置；用傳感器、采樣器、分析儀與智能診斷軟件相配合，對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)監(jiān)視等。 其次，在產(chǎn)品開發(fā)和制造過(guò)程中，能運(yùn)用計(jì)算機(jī)能力和制造過(guò)程的知識(shí)基礎(chǔ)，用數(shù)字計(jì)算方法設(shè)計(jì)復(fù)雜產(chǎn)品；可靠地模擬產(chǎn)品的特性和狀態(tài)，精確地模

50、擬產(chǎn)品制造過(guò)程。各項(xiàng)工作是同時(shí)進(jìn)行的，而不是按順序進(jìn)行的。同時(shí)開發(fā)新產(chǎn)品，編制生產(chǎn)工藝規(guī)程，進(jìn)行產(chǎn)品銷售。設(shè)計(jì)工作不僅屬于工程領(lǐng)域，也不只是工程與制造的結(jié)合。從用材料制造成品到產(chǎn)品最終報(bào)廢的整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，每一個(gè)階段的代表都要參加產(chǎn)品設(shè)計(jì)。技術(shù)在縮短新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)周期上可充分發(fā)揮作用。再次，敏捷制造企業(yè)是一種高度集成的組織。信息在制造、工程、市場(chǎng)研究、采購(gòu)、財(cái)務(wù)、倉(cāng)儲(chǔ)、銷售、研究等部門之間連續(xù)地流動(dòng)，而且還要在敏捷制造企業(yè)與其供應(yīng)廠家之間連續(xù)流動(dòng)。在敏捷制造系統(tǒng)中，用戶和供應(yīng)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)中都應(yīng)起到積極作用。每一個(gè)產(chǎn)品都可能要使用具有高度交互性的網(wǎng)絡(luò)。同一家公司的、在實(shí)際上分散、

51、在組織上分離的人員可以彼此合作，并且可以與其他公司的人員合作。最后，把企業(yè)中分散的各個(gè)部門集中在一起，靠的是嚴(yán)密的通用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、堅(jiān)固的“組件”（許多人能夠同時(shí)使用同一文件的軟件）、寬帶通信信道（傳遞需要交換的大量信息）。把所有這些技術(shù)綜合到現(xiàn)有的企業(yè)集成軟件和硬件中去，這標(biāo)志著敏捷制造時(shí)代的開始。敏捷制造企業(yè)將普遍使用可靠的集成技術(shù)，進(jìn)行可靠的、不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的大規(guī)模軟件的更換，這些都將成為正?，F(xiàn)象。9.4敏捷制造的管理技術(shù)：首先，敏捷制造在管理上所提出的最創(chuàng)新思想之一是“虛擬公司”。敏捷制造認(rèn)為，新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度是當(dāng)今最重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。推出新產(chǎn)品最快的辦法是利用不同公司的資源，使分布

52、在不同公司內(nèi)的人力資源和物資資源能隨意互換，然后把它們綜合成單一的靠電子手段聯(lián)系的經(jīng)營(yíng)實(shí)體-虛擬公司，以完成特定的任務(wù)。也就是說(shuō)，虛擬公司就像專門完成特定計(jì)劃的一家公司一樣，只要市場(chǎng)機(jī)會(huì)存在，虛擬公司就存在；該計(jì)劃完成了，市場(chǎng)機(jī)會(huì)消失了，虛擬公司就解體。能夠經(jīng)常形成虛擬公司的能力將成為企業(yè)一種強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)武器。只要能把分布在不同地方的企業(yè)資源集中起來(lái)，敏捷制造企業(yè)就能隨時(shí)構(gòu)成虛擬公司。在美國(guó)，虛擬公司將運(yùn)用國(guó)家工業(yè)網(wǎng)絡(luò)-全美工廠網(wǎng)絡(luò)，把綜合性工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)結(jié)合起來(lái)，以便能夠使公司集團(tuán)創(chuàng)建并運(yùn)作虛擬公司，排除多企業(yè)合作和建立標(biāo)準(zhǔn)合法模型的法律障礙。這樣，組件虛擬公司就像成立一個(gè)公司那樣簡(jiǎn)單。有

53、些公司總覺(jué)得獨(dú)立生產(chǎn)比合作要好，這種觀念必須要破除。應(yīng)當(dāng)把克服與其他公司合作的組織障礙作為首要任務(wù)，而不是作為最后任務(wù)。此外，需要解決因?yàn)楹献鞫a(chǎn)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，需要開發(fā)管理公司、調(diào)動(dòng)人員工作主動(dòng)性的技術(shù)，尋找建立與管理項(xiàng)目組的方法，以及建立衡量項(xiàng)目組績(jī)效的標(biāo)準(zhǔn)，這些都是艱巨任務(wù)。其次，敏捷制造企業(yè)應(yīng)具有組織上的柔性。因?yàn)?，先進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品及服務(wù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境已經(jīng)開始形成，越來(lái)越多的產(chǎn)品要投入瞬息萬(wàn)變的世界市場(chǎng)上去參與競(jìng)爭(zhēng)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、分配、服務(wù)將用分布在世界各地的資源（公司、人才、設(shè)備、物料等）來(lái)完成。制造公司日益需要滿足各個(gè)地區(qū)的客觀條件。這些客觀條件不僅反映社會(huì)、政治和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且

54、還反映人們對(duì)環(huán)境安全、能源供應(yīng)能力等問(wèn)題的關(guān)心。在這種環(huán)境中，采用傳統(tǒng)的縱向集成形式，企圖“關(guān)起門來(lái)”什么都自己做，是注定要失敗的，必須采用具有高度柔性的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)工作任務(wù)的不同，有是可以采取內(nèi)部多功能團(tuán)隊(duì)形式，請(qǐng)供應(yīng)者和用戶參加團(tuán)隊(duì)；有時(shí)可以采用與其他公司合作的形式；有時(shí)可以采取虛擬公司形式。有效地運(yùn)用這些手段，就能充分利用公司的資源。10.智能制造：智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思、和決策等。智能制造技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)模擬制造專家的分析、判斷、推理、構(gòu)想