文献综述
1. 课题研究的现状及发展趋势:
成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的四个要素,为了实现生产制造的高效化目标,增加市场竞争力,产生了各种各样的解决方法,对模具进行三维造型及数控加工属于其中一种比较普遍的加工方法。模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用,这是其他加工制造业所无法比拟的[1]。
在传统的模具加工中,三维型面一直采用大量的研修来实现,模具的质量和加工效率也受到了影响,传统的造型和加工方法很难实现,即使能够实现效率和精度也很低,因此将造型设计与数控加工有机地结合起来,对小型模具加工将是很好的选择。随着SolidWorks等绘图软件和数控技术的飞速发展,模具加工的精度和效率也得到了显著提升[2],满足当今社会市场竞争要求,成为现在模具加工的主要手段,整个过程主要分为三维造型,数控编程,数控加工三个过程。
数控技术的广泛应用给传统制造业带来了革命性的变化,已经使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术不断地发展,应用领域的扩大,尤其对国计民生的一些重要行业的发展已经起着越来越重要的作用,对于这些行业朝着数字化发展已是现代发展的大趋势,数控加工是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和基本[3]。数控技术是现代制造技术的基础,它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替,使全球制造业发生了根本变化。因此,数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一[4]。数控加工是指在数控机床上对零件进行加工的一种工艺方法之一数控加工是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工[5]。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的,但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工,而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。
塑料作为20世纪的一种新兴材料,其使用范围已经深入到社会生活与生产的方方面面,称为继金属、木材、硅酸盐之后的现代工业生产中的重要原材料。塑料的飞速发展,带动了塑料模具材料的发展。而模具是工业基础的工艺装备,在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品生产中80%以上都是主要依靠模具成形的,用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗的条件是其它加工制造方法所不能比拟的[6]。
而塑料模具钢高品质的要求仍需要不断加深。随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的[7]。塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定[8]。
我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快,有些已达到或接近国际水平,尤其是随着改革开放政策的不断深入,“三资”企业蓬勃发展,对我国塑料模具设计制造水平的不断的提高起到了非常重要的作用,然而,由于我国模具制造基础薄弱,各地发展极不平衡,因此总体来看,与国际先进水平和国内外市场需求相比,差距还很大[9]。
三维造型作为前期工作,对于整个加工过程具有重要的意义,现在有多种三维绘图软件,而SolidWorks软件则能适应世界发展的需要“不断增强三维造型功能、不算提高软件的易用性、不断扩展数据的交流”向着智能化、协同化和虚拟现实化软件方向不断地发展[10]。SolidWorks设计过程相对简单方便、易学易用,对于本课题比较实用方便,选择使用SolidWorks对塑料模具进行三维型面的造型。现在企业一般用到Pro/E、UG、Catia、SolidWorks这几种主流的三维设计软件。
Pro/E的界面简单,操作快速,在进行曲面建模时有很大的曲线自由度,但同时也是不容易能很好的控制曲线。是早期进入中国市场的三维绘图软件[11]。
