4.現在，模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一。沒有高水平的模具就沒有高水平的產品已成為共識。就工程制造而言，進入80、90年代，由于世界各國經濟的高速發展和國民生活水準的大大提高，人們對汽車、家用電器、住宅等的需求與日俱增，促進了沖壓技術的快速發展，同時也就對模具技術提出了更高的要求。且由于電子計算機技術的廣泛而有效的應用，不僅促進了沖壓技術的理論深入發展，而且使沖壓機械、模具及操作的自動化程度等，都達到了一個更高的階段。由此我們不難看出，計算機技術在當今模具設計制造中起著尤為關鍵的作用?，F今，沖壓加工技術已發展成為了一種先進制造技術。當然，沖壓技術(分為分離加工和成形加工兩大類)無論從理論上或實踐上仍會不斷向前發展。

在國外，特別是歐美和日韓等發達地區的模具工業起步較早，擁有比較先進的生產管理技術及經驗，值得我們國內模具行業學習和借鑒。在歐美，許多模具企業將高新技術應用于模具的設計和制造，主要體現在：

（1）充分發揮了信息技術帶動和提升模具工業的優越性；

（2）高速切削、五軸高速加工技術基本普及，大大縮減制模周期，提高企業的市場競爭力；

（3）快速成形技術和快速制模技術得到普遍應用；（4）從事模具行業的人員精簡，一專多能，一人多職，精益生產；（5）模具產品專業化，市場定位準確；（6）采用先進的管理信息系統，實現集成化管理；（7）工藝管理先進、標準化程度高。日本模具加工的未來發展方向主要表現為無人手修模、無放電加工、加工時間縮短、五軸加工等方面。

中國雖然在很早以前就制造模具和使用模具，但一直未形成產業。由于長期以來模具制造一直作為保證企業產品生產的手段被視為生產后方。因此一直發展緩慢。1984年成立了中國模具工業協會，1987年模具首次被列入機電產品目錄，當時全國共有生產模具的廠點約6 000家?？偖a值約30億元。隨著中國改革開放的日益深入，市場經濟進程的加快，模具及其標準件、配套件作為產品，制造生產的企業大量出現，模具產業得到快速發展。在市場競爭中，企業的模具生產技術提高很快，規模不斷發展，提高很快。20世紀90年代以來，中國在汽車行業的模具設計制造中開始采用CAD／CAM技術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范點，由華中理工大學作為技術依托單位，開發了汽車車身與覆蓋件模具CAD／CAM軟件系統，在模具和設計制造中得到了實際應用，取得顯著效益?，F在，吉林大學和湖南大學也成功地開發出了汽車覆蓋件模具的CAD／CAE系統，并達到了較高水平，在生產中得到應用，收到了良好的效果。 [7]

2、國內外沖壓模具技術和材料應用的現狀與發展趨勢

模具是機械制造業中技術先進、影響深遠的重要工藝裝備，具有生產效率高、材料利用率高、制件質量優良、工藝適應性好等特點，被廣泛應用于汽車、機械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業。然而，與國際先進水平相比，中國的模具行業的差距不僅表現在精度差距大、交貨周期長等方面，模具壽命也只有國際先進水平的50％左右，大型、精密、技術含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具，每年都需要花費大量資金進口。

2.1 計算機技術與沖壓模具行業

隨著計算機技術的發展和普及，沖壓模具也基本實現了計算機化，其中有代表性的是計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)和計算機輔助工程(CAE)。在計算機輔助設計方面。如今的國內沖壓模具企業大部分甩掉了傳統的繪圖板，摒棄了落后的手工繪圖方式。使用最多的是由美國Autodesk公司出品的AutoCAD軟件，有些企業還在AutoCAD平臺上進行了二次開發(加深圳某臺資公司在AutoCADR13基礎上進行專項開發，形成了由十二塊模板組成的系列沖壓模具)，形成了具有自己特色的、針對性非常強的沖壓模CAD軟件；也有許多企業使用國產的AutoCAD產品(如開目CAD、CAXA等等)。在實際中，充分運用計算機技術發展模具設計、制造將會給企業帶來莫大益處。用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發展。如汽車行業中，外形車身和發動機是汽車的兩個關鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術密集，體現當代模具技術水平，是車身制造技術的重要組成部分。車身模具設計和制造約占汽車開發周期三之二的時間、成為汽車換型的主要制約因素。目前，世界上汽車的改型換代一般約需48個月，而美國僅需30個月，這車要得益于在模具業中應用了CAD/CAE/CAM技術和三維實體汽年覆蓋件模具結構設計軟件。另外，網絡技術的廣泛應用提供了可靠的信息載體、實現了異地設計和異地制造。同時，虛擬制造等IT技術的應用，也都在不斷推動模具工業的發展。文獻[8]中作者認為：在模具設計中標準件和簡化符號的運用是提高模具設計效率的重要手段。CAD系統開發的重要內容之一是標準件庫的建立。為此作者利用CAD技術開發了沖壓模具二維三維標準件圖庫。利用圖庫可以高效準確地生成幾千個不同類型不同規格模具標準件的二維圖符和三維實體圖其二維圖符功能將給模具的設計工作帶來極大的便利提高繪圖效率三維實體建模功能不僅有助于

模具設計人員直觀的觀察模具結構還可以將生成的零件三維實體轉換到其它的三維CAD / CAM軟件中生成數控加工的NC代碼用于數控加工同時也方便現代企業內部的數據管理與傳輸。文獻[9]中，作者針對沖壓模具設計中使用大量標準件的特點，在CATIA V5基礎上，使用參數化設計方法對標準件建模，建立了標準件庫，有效提高了沖壓模具設計的效率。文獻[10]中：作者以沖壓模具設計系統的開發為目的，詳細介紹了利用Pro/E提供的開發工具Pro/Toolkit,在Visual CH 6．0上進行編譯。從系統菜單、用戶對話框的開發、參數化程序的設計，實現了彈出對話框方式的沖壓模具標準件的參數化驅動，進一步擴展了Pro／E二次開發的功能。開發的系統由沖壓模具設計、沖壓過程模擬、沖壓模加工模擬幾個模塊組成，為設計者提供設計理論和知識的支持。應用開發的沖壓模具設計標準系統，可以規范模具設計標準，縮短模具設計周期，提高模具設計質量。文獻[11]中，作者利用UG／NX進行了盒形件的三維建模及復合沖壓模設計，完成了一種帶倒裝拉深、整形和側孔沖壓結構的復合沖壓模具?？s短了模具的設計和制造周期。該模具可使拉深、底面四角整形、沖底面四個四方孔、翻邊、沖側孔五道工序集于一套模具，使操作方便。節省工時，提高勞動生產率。文獻[12-13]中，作者認為：模塊化設計技術可以縮短產品的設計與制造周期，是快速響應設計的核心。作者從沖壓模具的模塊化設計方法出發，分析了沖壓模具的結構和設計特點，論述了基于模塊化的沖壓模具功能零部件的規劃、基于模塊化的沖壓模具設計過程。最后給出了沖壓模具CAD系統的功能結構，并對其具體功能進行了描述。沖壓模具CAD系統應用模塊化技術可以優化模具的設計與制造，提高模具設計的標準化水平及快速響應能力。

從上述文獻中我們不難得出計算機技術在我國模具設計生產過程中已經起到了很大的作用而且已經有了一定的發展。但是，我們仍然不能忽視，即使沖壓模具的CAD/CAE/CAM技術有一定的發展，但是我們的技術開發手段與發達的工業國家比較起來仍然是比較落后、且技術的普及率并不高，應用仍然不夠廣泛。僅有約10%的模具在設計中使用了CAD技術，距“拋開繪畫板”仍有很漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，在應用CAM技術制造模具方面，由于缺乏先進使用的制造設備和工藝設備，只有5%左右的模具制造設備被應用于這項工作，顯然，中國的模具設計仍然有很長的一段路要走。

2.2 先進加工技術裝備與沖壓模具行業

我國沖壓模具產品的質量和生產工藝水平，總體上比國際先進水平低許多，而模具生產周期卻要比國際先進水平長許多。產品質量水平低主要表現在精度`影響。國內的許多模具企業通過引進先進的加工裝備，硬件上與國際水平的差距正在快速縮?。荷虾５钠嚹＞咂髽I，近年來通過大量購置先進的五軸高速加工機床、大型龍門加工中心和五軸聯動數控高速銑床、數控車或復合加工機床、先進的大型測量和調試設備及多軸數控激光切割機等。

2.3 發展趨勢[15-17]

2.3.1繼續全力全面推廣CAD/CAM/CAE技術

CAD/CAM/CAE技術的應用時磨具制造技術發展的動力。隨著電腦軟件的開發與應用，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已經成熟，各企業將加大這些技術的培訓與技術服務力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。世界較先進的豐田汽車模具制造廠在這方面為我們提供了比較成功的實驗，它的模具從設計到加工完全依賴高科技，將實體設計加上數控編程，取代了人工實型制作和機床操作；精細模面設計和精細數控編程大大減少了鉗修；高精度加工取消了模具的研合、修配?，F在數控編程人員已經超過了現場操作人員，數控編程的工時費用，

超過了機床操作工人，數控編程的工時費用，超過了機床工時費用的50%，這種高精度和無人化加工，使模具的質量有了極大的提高，生產周期大大縮短。

2.3.2模具檢測設備向精密、高效和多功能方向發展

精密、復雜、大型模具的發展，對檢測設備的要求越來越高?，F在精密模具的精度已經達到2-3um。目前國內廠家使用較多的有意大利、美國、日本等國家的高精度三坐標測量機，并具有數字化掃描功能。如東風汽車模具廠不僅擁有意大利三坐標測量機，還擁有數碼攝影光學掃描儀，率先在國內采用數碼攝影、光學掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實現了從測量實物——建立數學模型——輸出工程圖紙——模具制造的整個過程，使得逆向工程技術的開發和應用有了很大成功。

2.3.3一體化加工中心是目前正在發展的新技術

在豐田模具制造廠，今年已投入使用了一個粗精加工一體化、高速、高精度、五面加工中心。它的優點是集各種機床優點之大成，除底面加工外，一次裝、卡，粗、精、高功率、高精度、高速等面面俱到，加工效率很高。且目前已出現的無人化生產形式主要指柔性加工和沖壓加工中心。比如日本TOYOTA公司的柔性沖壓加工系統（FMS）是通過數控使一組沖壓設備實現自動調節加工[18]；我國90年代誕生了一臺以沖床為主的板料折彎柔性單元（FMS）。一體化無疑是一種十分理想的技術，代表著數控加工技術發展的方向。日本的AIDA公司70年代就開始了沖壓加工中心研制，但進展似乎很慢，說明了難度很大，所需投入更是巨大。

2.3.4模具工業新工藝、新理念和新模式逐步得到認同

在成型工藝方面，主要有沖壓模具功能復合化，模具加工系統自動化等。另外一個方面，隨著先進制造技術的不斷發展和整體制造水平的不斷提高，在模具行業出現了一些新的設計、生產、管理理念和模式，主要有：適應模具單件生產特點的柔性制造技術；創造最佳管理和效率的團隊精神；提高快速應變能力的并行工程，虛擬制造及全球敏捷制造、網絡制造等新的生產哲理；廣泛采用標準件通用件的分工協作生產模式；適應可持續發展和環保要求的綠色設計與制造等[19]。

3、結論

當今，在經濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，我國將成為世界裝備制造業的基地。而在現代制造業中，無論哪一行業的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業提供的產品。尤其近年來我國汽車工業的超高速發展，給模具行業帶來了無限商機。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具制造企業正廣泛應用現代先進制造技術來提升競爭實力，來滿足各行各業對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。我們必須繼續全力全面推廣CAD/CAM/CAE技術、使模具檢測設備向精密、高效和多功能方向發展、努力發展一體化加工中心新技術以及大力推廣模具工業新工藝、新理念和新模式。這樣才能使得我過模具事業屹立于世界之林。

參考文獻

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