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摘要:本文从绿色设计制造概念入手,阐述了绿色模具的设计与制造方法,介绍了绿色模具制造所使用的各种先进制造工艺和技术。
关键词:模具;绿色设计;绿色制造
人类文明进入近现代社会以来,工业产品使用后的废弃物污染所导致的全球性环境逞加速状态恶化,目前达到了前所未有的程度,在此背景下,“绿色”的设计制造应运而生。
绿色模具的设计制造特点:(1)产品设计的闭环设计过程。绿色设计的产品全生命周期除具有传统产品生命周期各阶段外,还包括产品废弃后的拆卸回收、处理及处置,是一个闭环过程。(2)节约资源和能源。绿色产品设计从整体上优化了产品性能,使组成产品的零部件和材料得到充分有效地利用。(3)绿色产品设计可以预先设法防止产品及工艺对环境产生负作用。
1、绿色模具设计
1.1 绿色模具的设计手段
CAD/CAPP/CAM/CAE是模具设计进入绿色设计的基本手段措施,也是模具虚拟设计制造的重要步骤。采用CAD/CAPP/CAM技术,可实现少图纸或无图纸加工和管理,节约了资源,可缩短模具设计与制造周期。大量通用专用的CAE技术已被广泛使用可对模具产品进行结构分析、制造可行性分析及工艺分析,可以模拟材料的流动情况及分析其强度、刚度、温度、抗冲击实验模拟等,极大提高了模具设计的成功率及模具质量,减少修模次数时间、甚至完全杜绝废品模具[1]。
1.2绿色模具的设计问题
1)模具材料的选择
模具材料的绿色程度对最终产品的绿色性能有着极为重要的影响。绿色设计的材料选择必须建立在绿色材料的基础上。绿色材料应具备的基本性能有:①低污染、低耗能、低成本:②易加工和加工过程中无污染或少污染:③可降解,可重复使用。
2)模具设计规范化、标准化、模块化
模具标准化是组织模具专业化生产的前提。而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。
(1)采用和购买标准模架及其它标准件。模架及标准件由专门的厂家、企业通过社会化分工进行生产,使有限的资源得到优化配置。模具通常在报废之后只是凸凹模不能再用,但是模架还基本完好无损,因此使用标准模架有助于模架的再利用。冲压模和注塑模的模架都有很多种类,而这些模架也基本是由标准的上下模座、导柱、导套等部件组成。同时,.模架的标准化可以使生产模架所使用的设备大大减少,更好地提高材料利用率,使用模具绿色材料,从而节约资源,也利于管理。
(2)模具各结构单元规范化、标准化、组合化、模块化设计是进行模具的结构设计的一种有效方法,也是绿色产品设计中确定其结构方案的常见手段之一。组合化、模块化设计就是在一定范围内,在对不同功能、或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,以满足市场的不同需求;如模具的抽芯滑块、脱模定位机构等都可以按这些方法设计、组合、再利用。
2、绿色模具的制造
2.1模具现代制造中的绿色要素
模具是典型的单件小批生产方式,精度高,生产周期长,保证质量、降低开发周期的成本是模具企业生存发展的必然要求,因此模具制造业一直以来在制造的组织方式、制造的现代工艺、制造的现代自动化手段方面跟进最快速的一个行业。革新组织方式、采用模具制造的先进技术,在制造过程中选用生产浪费最小、能量消耗最低、污染排放最小的制造工艺,是实现绿色模具制造的重要一环。
(1)采用先进的绿色模具制造生产模式
由于模具的单件生产方式,我国模具企业的生产组织模式较为落后,其改革的速度落后于技术手段的跟进速度,管理性质的家族化、作业方式的小规模化、生产方式的大而全等都阻碍了模具行业的进一步发展壮大。只有在标准化基础上的社会化分工,充分依靠计算机技术改进管理提高行业的整体资源的使用效能,不断学习创新,是模具企业发展所需,更是绿色模具制造所需。
(2)采用先进的绿色模具制造技术
1)柔性制造技术
由于模具单件生产方式,且加工表面复杂、尺寸几何精度高等特点决定了模具行业十分适合柔性制造技术。柔性制造技术是由计算机控制系统及若干数控设备、物料运贮装置组成,并能根据制造任务和生产品种变化通过简单地改变软件的方法,而迅速进行调整的自动化制造系统。 |
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