模具專業(yè)畢業(yè)設(shè)計開題報告--模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

1、<p>　　模具行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢</p><p>　　1.國內(nèi)模具行業(yè)的現(xiàn)狀</p><p>　　模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”。模具是一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。世界模具市場總體上供不應(yīng)求,市場需求量維持在每年 60 0億至650億美元,同時,我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年

2、,我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13 %的年增長率(據(jù)不完全統(tǒng)計, 2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億,同時,有近200個億的出口),到2005年模具產(chǎn)值已達(dá) 650億元, 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口 2005已達(dá)到2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言, 一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副,價值上億元,而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛,2004年產(chǎn)銷量各突破 500萬輛,轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外,

3、電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大,在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前,電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中,60%- 80%的零部件,都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗,是其他加工制造</p><p>　　據(jù)了解,在我國目前的模具企業(yè)中,產(chǎn)值過億的企業(yè)只有 20多家,中型企業(yè)幾十家,其余都是小型企業(yè),多數(shù)只有幾十名職工

4、,百十萬元產(chǎn)值,很多企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的作坊式的管理方式。技術(shù)水平落后,生產(chǎn)效率低,這使得我國幾乎所有的模具企業(yè)都只能生產(chǎn)中低檔的模具產(chǎn)品,而高中檔產(chǎn)品只能大量進(jìn)口。</p><p>　　鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè),以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè),在發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)中, 處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位,其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到

5、重要作用。改革開放以來,中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國有專業(yè)模具廠外,其他所有制形式的模具廠家, 包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè),都得到了快速發(fā)展, 集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前,國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá) 2微米的精密多工位級進(jìn)模,工位數(shù)最多已達(dá)160個,壽命1～2億次。在大型塑料模具方面,現(xiàn)在已能生產(chǎn) 48英寸電視的塑殼模具、6.5Kg大容量洗衣機(jī)的塑料模具,以及汽車保險杠、整體

6、儀表板等模具。在精密塑料模具方面, 國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面,國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面,現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具,例如，子線輪胎活絡(luò)模具鋁金和塑料門窗異型材擠出模等也都達(dá)到了較高的水平,并可替代進(jìn)</p><p>　　在中國,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位,認(rèn)識到模

7、具技術(shù)水平的高低,已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展,加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度,將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外, 許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前,從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家,從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中,獲得國家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室,上海交通大學(xué) CA

8、D國家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步，在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。</p><p>　　2 .國外模具行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢</p><p>　　1．高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛

9、應(yīng)用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平, 在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計與制造,已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。國外模具CAD/CAM 技術(shù)的研究始于上世紀(jì)60年代末，當(dāng)時美國、日本、德國、加拿大等發(fā)達(dá)國家開始對沖模 CAD進(jìn)行研究。進(jìn)入70年代，出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的 CAD/CAM 的商品軟件，如日本機(jī)械工程實驗室成功研制的沖裁級進(jìn)模CAD系統(tǒng)，美國DIECOMP公司成功地研制出計算機(jī)輔助設(shè)計級進(jìn)模的PDDC系統(tǒng)。但僅限

10、于二維圖形的簡單沖裁級進(jìn)模，其主要功能如條料排樣、凹模布置、工藝計算和NC編程等。80年代,彎曲級進(jìn)模CAD/CAM 系統(tǒng)開始出現(xiàn)，美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具生產(chǎn)絕大多數(shù)采用了CAD/CAM 技術(shù)。為了能夠適應(yīng)復(fù)雜模具的設(shè)計，富士通系統(tǒng)采用了自動設(shè)計和交互設(shè)計相結(jié)合的方法，在該系統(tǒng)中除毛坯展開、彎曲回彈計算和工步排序為自動處理外，其余均需要設(shè)計人員的參與。這些系統(tǒng)均備實體造型和曲面造型的強(qiáng)大功能， 能夠設(shè)計制造汽車零部件的模具。進(jìn)入

11、90年代后，國外 CAD/CAM技術(shù)向著更高的階梯邁進(jìn)。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟，</p><p>　　2.為了縮短制模周期、提高市場競爭力,普遍采用高速切削加工術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特的加工技術(shù), 其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍,甚至十幾倍。歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑,三軸聯(lián)動的比較多,也有一些是五軸聯(lián)動的,轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速削技術(shù)

12、,可大大縮短制模時間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面, 僅略加拋光便可使用,節(jié)省了大量修磨、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新，設(shè)備折舊期限一般為4～5年。增加數(shù)控速銑床,是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。</p><p>　　3.快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。由于市場競爭日益激烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快,快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上,快速成型技術(shù)和快速制模

13、技占據(jù)了十分突出的位置,有 SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的速成型設(shè)備,也有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。模具企業(yè),有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于模具制,即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型，再基于原型快速地制出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具,用于少量制塑料件, 非常適合于產(chǎn)品的試制。</p><p>　　3 .中國和世界先進(jìn)技術(shù)的差距</p>&l

14、t;p>　　中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三,但設(shè)計制造水平在總體上要比德、 美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多, 也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、 韓國、新加坡等落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。國內(nèi)自配率不足80 %,其中中低檔模具供過于求,中高檔模具自配率不足60%。模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ),在我國,模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具,但長期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期,中國模具

15、工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年,不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展,三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)(個體) 模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠) ,專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而?！?、“小而精”。中國模具自產(chǎn)自配比例高達(dá)50%以上,國外70%以上是商品模具。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例只有30%左

16、右,國外在50%以上。2003年模具進(jìn)出口之比為4:1,進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口為10.3億美元,凈進(jìn)口量最大的國家。模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水</p><p>　　第一, 體制不順,基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用,私營企業(yè)近年來發(fā)展較快,國企改革也在進(jìn)行之中,但總體來看,體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì),再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,因此,行業(yè)發(fā)展還不盡如人意,特別是總體水平和高新技術(shù)方

17、面。</p><p>　　第二,人才嚴(yán)重不足,科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè),隨著時代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展,能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺,高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視,因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少,民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造,致使科技進(jìn)步不大。</p><p>

18、;　　第三, 工藝裝備水平低,且配套性不好,利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備,但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多,特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因, 引進(jìn)設(shè)備不配套,設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍,設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低,帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。</p><p>　　第四, 專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低

19、、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全”影響, 許多模具企業(yè)觀念落后,模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低,專業(yè)化分工不細(xì),商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具,商品模具只占 45 %左右,其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好,難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù),與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低,標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響,對模具制造周期影響尤甚。</p><p>　　第五,模具材料及模具相關(guān)

20、技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本,國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格,都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。綜上所述,雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低, CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高,許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)

21、雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距,這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求,因而需要大量從國外進(jìn)口。</p><p>　　4 .我國模具行業(yè)發(fā)展前景</p><p>　　巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。2004年,國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為400萬輛,保有量為 3000萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長, 特別

22、是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如, 到 2005年汽車行業(yè)需要各種塑料件36萬噸,而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸,因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器,如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等,在國內(nèi)的市場很大。目前, 我國的彩電的年產(chǎn)量已超過4000萬臺,電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了1500萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。其他發(fā)展較快的行業(yè),如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求,都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)

23、展產(chǎn)生巨大的推動作用。據(jù)分析,未來我國模具的10大發(fā)展趨勢是:</p><p>　　1 .模具日趨大型化。</p><p>　　2 .模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米,現(xiàn)已達(dá)到2-3微米,1微米精度的模具也將上市。</p><p>　　3 .多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外, 還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝

24、任務(wù),對鋼材的性能要求越來越高。</p><p>　　4 .熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。</p><p>　　5 .隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展,氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。</p><p>　　6 .標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期,還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。<

25、/p><p>　　7 .快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。</p><p>　　8 .隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展,壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。</p><p>　　9 .以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快,塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高,對塑料模具的要求也越來越高。模具技術(shù)含量將不斷提高。

26、</p><p>　　5.CAE在模具設(shè)計中的應(yīng)用</p><p>　　CAE：(Computer Aided Engineering)即計算機(jī)輔助工程技術(shù)，是以現(xiàn)代計算力學(xué)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實現(xiàn)模具優(yōu)化的主要支持模塊。就塑料模具計算機(jī)輔助工程技術(shù)而言，它主要是利用高分子流變學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)值計算方法和計算機(jī)圖形學(xué)等基本理論，對塑料成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬，在模具制造之

27、前就可以形象、直觀地在計算機(jī)屏幕上模擬實際成型過程，預(yù)測模具設(shè)計和成型條件對產(chǎn)品的影響，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的缺陷，為判斷模具設(shè)計和成型條件是否合理提供科學(xué)的依據(jù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對各種塑料成型過程的模擬成為塑料加工業(yè)研究的熱點(diǎn)。對于模具CAE來講，目前局限于數(shù)值模擬方法，對未來模具的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷。</p><p>　　MF軟件是由一家專門從事塑料計算機(jī)輔助工程分析(CAE)的軟

28、件和咨詢公司(MOLDFLO~)開發(fā)的。MOLDFLO~軟件可以模擬整個注射過程以及這一過程對注射成型產(chǎn)品的影響。它主要包括流動模擬模塊(MF~Flow)、冷卻模擬模塊( MF/Cool )、保壓分析模塊(MFIPack )、翹曲分析模塊( MFl9Crrap )、MF/SHRINK模腔尺寸確定、MF/STRESS結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、MF/O~M注塑機(jī)參數(shù)優(yōu)化、MF/GAS氣體輔助注射分析、MF/FIBER塑件纖維取向分析等模塊，通過模擬與分

29、析可以判斷模具結(jié)構(gòu)的合理性和成型工藝參數(shù)的適宜性。最新版本可以自動建立和運(yùn)行一系列的分析，分析結(jié)束后，分析結(jié)構(gòu)將自動生成。</p><p>　　一 . CAE技術(shù)的發(fā)展過程 </p><p>　　1.在20世紀(jì)60～70年代處于探索階段，有限元技術(shù)主要針對結(jié)構(gòu)分析問題進(jìn)行發(fā)展，以解決航空航天技術(shù)發(fā)展過程中遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及模擬實驗和分析。</p><p>　　

30、2.20世紀(jì)70～80年代是CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展時期，出現(xiàn)了大量的機(jī)械軟件，軟機(jī)的開發(fā)主要集中在計算精度、硬件及速度平臺的匹配、計算機(jī)內(nèi)存的有效利用以及磁盤空間利用上，而且有限元分析技術(shù)在結(jié)構(gòu)和場分析領(lǐng)域獲得了很大的成功。</p><p>　　3.20世紀(jì)90年代CAE技術(shù)逐漸成熟壯大，軟件的發(fā)展向各CAD軟件的專用接口和增強(qiáng)軟件的前后置處理能力方向發(fā)展。目前，CAE軟件系統(tǒng)的一個特點(diǎn)是與通用CAD軟件的集成使用，

31、即在用CAD軟件完成零件或裝配部件的造型設(shè)計后，自動生成有限元網(wǎng)格并進(jìn)行計算或進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)等方面的計算，如果分析計算的結(jié)果不符合設(shè)計要求則重新修改造型和計算，直到滿足要求為止，極大地提高了設(shè)計水平和效率。</p><p>　　二 . CAE技術(shù)對模具結(jié)構(gòu)的分析 </p><p>　　模具設(shè)計已經(jīng)不僅僅停留在對外觀和結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，它已經(jīng)擴(kuò)展到對模具結(jié)構(gòu)分析的領(lǐng)域。對已經(jīng)設(shè)計出的模具

32、，運(yùn)用CAE軟件（尤其是有限元軟件）對其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、抗沖擊試驗?zāi)M、跌落試驗?zāi)M、散熱能力、疲勞和蠕變等分析。通過分析檢驗前面的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，分析出結(jié)構(gòu)不合理的原因和位置，然后在CAD軟件中進(jìn)行相應(yīng)的修改，接著再在CAE軟件中進(jìn)行各種性能檢測，最終確定滿足要求的模具結(jié)構(gòu)。</p><p>　　基于有限元分析軟件的應(yīng)用，關(guān)鍵是網(wǎng)格的劃分、模擬計算方法和成形接觸處理等。此外，提供給軟件進(jìn)行CAE分析的數(shù)據(jù)

33、也尤為重要，生產(chǎn)條件、設(shè)備性能、產(chǎn)品要求、材料特性等都將給模具的CAE分析的準(zhǔn)確性帶來影響。 </p><p>　　1.強(qiáng)度和剛度分析 強(qiáng)度和剛度是模具設(shè)計中最重要的一項性能要求。運(yùn)用CAE技術(shù)，通過對模具施加約束和載荷等外部條件來模擬模具的真實應(yīng)用情況，分析模具的強(qiáng)度和剛度是否達(dá)到規(guī)定要求。模具CAE技術(shù)經(jīng)過短暫的時間已經(jīng)用在注塑模、壓鑄模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化，并在實際中指導(dǎo)生產(chǎn)。在工程實際中

34、，一般應(yīng)用ANSYS、ALGOR、DEFORM等進(jìn)行分析計算。 </p><p>　　2.抗沖擊試驗?zāi)M CAE技術(shù)能夠用于分析隨時間變化的載荷如交變載荷、爆炸與沖擊載荷、隨機(jī)載荷和其它瞬態(tài)力等對結(jié)構(gòu)的影響。如CAE技術(shù)對瞬態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析和隨機(jī)振動進(jìn)行分析，為分析產(chǎn)品在特殊與惡劣的環(huán)境和工作條件下的物理響應(yīng)、可靠性與耐用性等提供了完整的評估與解決方案。 </p>&l

35、t;p>　　3.跌落試驗?zāi)M CAE技術(shù)也可以用于分析結(jié)構(gòu)由于碰撞或跌落產(chǎn)生的力、變形、應(yīng)力、位移、振動響應(yīng)、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、聯(lián)接設(shè)計，剛度性質(zhì)、抗沖擊性能、防爆性能及整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和完整性做出定量評估。</p><p>　　4.散熱能力分析 現(xiàn)在的CAE技術(shù)可以模擬模具中的溫度分布，通過模擬大功率電子元件產(chǎn)生的能量以及通過傳導(dǎo)、對流和輻射散發(fā)出的熱量來確定模具的熱分布，然后再對各種材質(zhì)模具的散

36、熱能力進(jìn)行初步分析。</p><p>　　5.疲勞和蠕變分析 在模具設(shè)計中，對于那些可能在集中載荷、循環(huán)載荷和常值位移作用下的模具，或處于低溫或者高溫條件工作的模具產(chǎn)品，進(jìn)行初步的疲勞分析和蠕變分析是非常必要的，這種分析不需要考慮外部的每一個條件，但是這種分析的結(jié)果具有很大的參考價值，如果出現(xiàn)不合理的情況，就可以重新進(jìn)行設(shè)計，避免后面不必要的設(shè)計和分析。例如：ANSYS專用的疲勞分析軟件模塊FE-SAFE就可

37、以實現(xiàn)各種材料模式下進(jìn)行高低溫環(huán)境和長期載荷作用下的變形和失效問題的研究。</p><p>　　三 . CAE技術(shù)和模具成形仿真 </p><p>　　模具成形是一個非常復(fù)雜的過程，有非常多的影響因素，因此對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具就需要進(jìn)行成形仿真，檢驗前面所設(shè)計的模具在成形時的強(qiáng)度和剛度是否達(dá)到要求，只有滿足了成形要求，初步設(shè)計工作才最終完成。 </p><p>　　1

38、.冷沖壓成形 冷沖壓模具主要用于金屬和非金屬材料的冷態(tài)成形。通過仿真，CAE技術(shù)可以檢測成形過程中模具材料的強(qiáng)度水平是否達(dá)到要求，熱處理是否發(fā)揮了模具的強(qiáng)韌性等。</p><p>　　2.熱作成形 熱作模具用于高溫條件下的金屬或非金屬成形，模具是在高溫下承受交變應(yīng)力和沖擊力，工作成形溫度往往較高，對于金屬模具還要經(jīng)受高溫氧化及燒損，在強(qiáng)烈的水冷條件下經(jīng)受冷熱變化引起的熱沖擊作用。熱作模具作為熱加工的成

39、形工具，被廣泛的應(yīng)用于各類壓鑄模、擠壓模、注塑模、熱壓模和鍛模中。</p><p>　　四 . CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的發(fā)展方向 </p><p>　　模具CAE技術(shù)在傳統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上還要不斷的適應(yīng)新的環(huán)境和新的挑戰(zhàn)，尋求新的發(fā)展。 </p><p>　　1.逐步提高CAE系統(tǒng)的智能化程度。人工智能是計算機(jī)的幾大功能之一，將人工智能引入CAE系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗

40、和知識，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的能力，從而達(dá)到設(shè)計自動化的目的。目前提高智能化程度的路徑有兩條：一是繼續(xù)研究專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用；二是開展KBE（基于知識工程）技術(shù)的研究，主要是開發(fā)基于KBE的專用工具，如UGII中的KF（Knowledge Fusion）。</p><p>　　2.研究模具的運(yùn)動仿真技術(shù)，即沖模的沖壓過程與注射模的運(yùn)動仿真。因為沖模與注射模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在沖壓與注射過程中，一些模具零件的運(yùn)動難

41、免產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，特別是級進(jìn)模還可能存在條料運(yùn)動與模具運(yùn)動的干涉，而在設(shè)計中這些現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，故只有采用仿真技術(shù)在計算機(jī)上顯示其運(yùn)動狀態(tài)，即時改正錯誤的設(shè)計，以避免生產(chǎn)中出現(xiàn)問題。</p><p>　　3.協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計將成為模具設(shè)計的主要方向，制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)的產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)和模具制造分工更明確。模具企業(yè)間通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地協(xié)同設(shè)計和制造。根據(jù)企業(yè)自身的信息化程度和企業(yè)

42、間合作的層次不同，采用的技術(shù)手段和方案有很大不同。</p><p>　　4.模具CAE技術(shù)應(yīng)用的ASP模式，將成為發(fā)展方向。由于當(dāng)今模具行業(yè)已經(jīng)成為高新技術(shù)最密集的行業(yè)，任何企業(yè)都不可能擁有全部最新出現(xiàn)的技術(shù)，因此將出現(xiàn)CAE技術(shù)應(yīng)用的ASP模式，即產(chǎn)生各種專門技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)單位，為模具行業(yè)的各個企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)包括逆向設(shè)計、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設(shè)計、模具成型過程分析等諸多方面。</p

43、><p>　　5. 基于網(wǎng)絡(luò)的模具CAE集成化系統(tǒng)將深入發(fā)展?，F(xiàn)代CAE系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了從單機(jī)到局域網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，目前正在與企業(yè)的Intranet整合。在企業(yè)行為國際化的大潮下，在Intranet的大環(huán)境下建立CAE系統(tǒng)不久將成為現(xiàn)實。 </p><p>　　模具CAE系統(tǒng)的高智能化程度也會大大提高。在智能化軟件的支持下，而今的模具CAE技術(shù)不再是對傳統(tǒng)設(shè)計與計算方法的模仿，而是再先進(jìn)設(shè)計理論的指導(dǎo)

44、下，充分運(yùn)用本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富只是和成功經(jīng)驗，其設(shè)計結(jié)果必然具有合理性和先進(jìn)性。</p><p>　　隨著科技的不斷進(jìn)步，制造業(yè)正向數(shù)字化、全球化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，產(chǎn)品的生命周期越來越短，新產(chǎn)品的上市速度越來越快。模具是制造業(yè)的基本工藝設(shè)備，模具設(shè)計的、制造的效率對產(chǎn)品的開發(fā)效率有決定性影響。因此在模具設(shè)計的過程中，利用先進(jìn)的CAD/CAE技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計省事、省力，而且最為重要的是保證了成型后制品的準(zhǔn)確性，減少

45、了試模的次數(shù)，縮短了模具的設(shè)計及生產(chǎn)的周期。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李松江。 模具制造技術(shù)和發(fā)展趨勢。模具制造,2006年第7期</p><p>　　[2] 洪慎章。 現(xiàn)代模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。航空制造技術(shù),2006年第6期</p><p>　　[3] 李海平。 國

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