您现在的位置: 范文先生网 >> 教学论文 >> 职教论文 >> 正文

汽车制造专业论文|汽车研发关键技术--快速模具制造及其应用

时间:2007-10-23栏目:职教论文

  摘要:模具是制约汽车开发与生产的瓶颈,新型快速模具不但能显著缩短制作周期、降低成本,还能提高制件的品质与生产效率,其中最适合汽车研发的是硅橡胶模。本文介绍了快速模具的类型、应用状况,以及制作大型、复杂、精密硅橡胶模的关键技术。
  
  关键词:汽车;模具;快速成形;快速制造;硅橡胶
  
  1 快速模具制造及其应用的重要性
  
  随着社会的进步与经济的发展,市场竞争愈来愈剧烈,迫使制造业在不断改善产品的性能与品质的前提下,最大限度地缩短新产品的开发周期、降低成本,以便快速响应用户最新的需求。这种趋势在汽车、摩托车、电子产品、家电产品、玩具等制造业显得尤其突出。例如,电子产品的开发周期已降至不到一年,在玩具制造业,常常是第一季度开发,第三季度大批量生产,第四季度销售。著名的HP(惠普)公司80%以上的利润来源于年龄不满2 年的产品。所以,快速、高效地开发新产品是竞争取胜的一个关键因素。实现新产品的快速、高效开发涉及多种领域的先进技术,例如,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、新材料,以及产品与相应工艺装备的快速成形、制造等,其中特别是有关模具的设计与制作技术。
  
  汽车是最复杂、最有影响的一种消费品,由于用户与竞争者的压力,迫使汽车工业必须优化其产品开发过程,迅速地提高产品的品质并将其推向市场,还要最大限度地满足用户的要求。10 年前,开发一辆新汽车的时间大约为60 个月,而现在仅18 个月。众所周知,汽车的开发、生产离不开模具,尤其是铸造、锻压、注塑等工艺所需的模具。试制原型件常常需要模具,汽车的生产更需要模具。然而,模具的开发、制作时间与成本,又往往是整个汽车开发时间与成本的主要部分,既费时又费钱。通常,25%的汽车开发时间与大部分的成本用于原型与模具的制作。例如,一付大型、复杂的模具的开发一般需要6 个月以上的时间与几十万至几百万元以上的费用,一付小型、中等复杂的模具的开发一般也需3 个月以上的时间与几万元至几十万元以上的的费用。根据美国汽车工业统计,其平均67%以上的投资与模具有关。在我国,由于试制新车的能力比较差,因此,在试制阶段不得不高价从国外进口试制件,以进口装饰件为例,60 种(每种15 件)就需300 多万元。
  
  因此,模具是制约汽车开发与生产的瓶颈,要缩短汽车的开发与生产周期、降低成本,必须首先缩短模具的开发与生产周期,降低模具的成本,使模具更结实、耐用。
  
  通常,模具由锻造钢坯或铝坯经传统机械加工而成,砂型铸造模型虽然可用木材制作,但仍需机械加工。由于模具上常常有一些复杂的特征与自由表面,精度与光洁度要求比较高,所以加工周期长,成本高。
  
  应该指出的是,由于计算机数控(CNC)加工机床、加工中心、柔性系统,以及高速切削等先进技术的发展,能使模具加工的周期缩短,但是至今为止,每道工序的工艺并无重大改变,仍然存在调整时间长、复杂刀具轨迹的自动生成困难、成本高等大问题。当产品的生产批量较小时,模具的制作工时与成本分摊在每件产品上的数额更大,上述问题尤为突出。传统机加工模具的另一个问题是,这种模具的柔性比较差,一旦设计有些改变,原有模具难于修改,几乎不得不重新制作。所以,必须寻求快速模具制造的新方法。
  
  2 快速模具制造的新概念
  
  在现代先进制造技术中,有一项称为Rapid Prototyping & Manufacturing(快速成形与快速制造,简称RP&M)的支柱技术,应用这种技术能快速制作工件,并使其材质特性接近或几乎与期望的产品特性相符。
  
  其中,Rapid Prototyping (快速成形,简称RP)指的是一种新工艺,它能根据工件的CAD 三维模型, 快速制作工件的实体原型,而无需任何附加的传统模具或机械加工; Rapid Manufacturing(快速制造,简称 RM) 主要指的是Rapid Tooling (快速模具制造,简称RT)——用快速成形工艺及相应的后续加工来快速制作模具。RT 是不同于传统机加工模具的一种新方法、新工艺,也不是过去的“简易模”,它涉及以下两方面的功能:
  
  1) 快速开发用于传统制造工艺的模具,如快速制作注塑模与铸造模型。
  
  2) 减少用模具成形工件所需的时间,缩短成形的循环周期,提高模具的生产效率,改善工件的品质。
  
  当然,并非各种RT方法都具有第二种功能。
  
  快速模具制造(RT)与快速成形(RP)有密切的关系。RT 方法的出现与发展,在很大程度上取决于RP 技术与新材料的发展,采用RP 技术能直接或间接快速制作模具,而RT 技术又能促进、扩大RP 的推广应用。
  
  虽然,RT 工艺仍处于开发阶段,还不十分成熟、完善,但是,它已经能和传统的CNC 机加工相竟争,并因此促进各自的发展。最新的进展表明,已经能用一些替代技术制作大批量生产用模具,它们在缩短产品的开发周期、降低成本、提高生产率与改善产品品质等方面,都很有成效。
  
  3 快速模具制造及其应用的现状
  
  近年来,在快速成形技术与新材料(特别是高分子材料)的推动下,快速模具制造技术取得了重大的突破。据不完全统计,在国外,商品化并相当广泛应用的快速模具制造方法已有20 几种(如图1——图3 所示),按照模具所能成形的工件数量,模具可分为:试制用模具、正式批量生产模具,以及介于两者之间

[1] [2] [3] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页