模具设计与制造论文

绿色的模具设计与制造

提出了绿色技术的具体实现形式绿色设计及绿色制造技术。在此基础上。比较了模具的传统设计与绿色设计的差异。阐述了模具的绿色设计与制造的实现方法。介绍了当今模具绿色制造所使用的先进制造技术。
　　
　　近年来。为了解决全球环境污染问题，一种新的"绿色制造"概念正在流行。它的目的就是为了减轻产品对环境的污染，在设计产品的整个生命周期过程中着重考虑产品的环境属性(环保特性)，采用一种绿色技术对产品进行全方面设计。绿色制造主要包括以下几方面内容：一是制造问题，包括产品生命周期全过程；二是环境影响问题：三是资源优化问题。绿色制造就是这三部分内容的交叉和有机集成，是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中。对环境的负影响最小．资源使用效率最高。
　　
　　模具工业是制造工业化生产的基础，它的生产技术水平高低．已经成为衡量制造业水平的重要标志。以前，传统的模具设计过程一般仅仅需要考虑模具产品的基本属性，如模具的功能、质量、成本和寿命等等，而很少、甚至不考虑它的环境属性。通常按常规思维来说，一个小型模具产品在完成使用后就成了一堆废弃的"垃圾"．回收利用率低。这也是在模具工业中开模难的最根本原因。因为一旦开了模，模具材料就很难再利用了，导致造价高。同时最重要的是这样也就造成了资源、能源严重浪费，而且模具材料中含有的毒、害物质，会严重污染生态环境，妨害人体健康。
　　
　　绿色模具不仅仅指在使用时对环境的影响小．还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏最小。
　　
　　1模具设计
　　
　　1．1传统设计与绿色设计
　　
　　传统的模具设计只考虑能够设计制造出合格的模具。并不会过多地考虑材料是否对环境有影响。生产出的模具使用后能否再加工重新利用等。而在模具的绿色设计中从头至尾都考虑了对环境的影响，同时也考虑了模具的回收再利用。
　　
　　1．2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．摒弃过去对材料进行表面处理所采用的化学方法．代之以物理的方法以达到防腐或易于脱模的目的。选择优质镜面模具钢加工模具型腔；用不锈钢材料来加工防腐的模具以替代电镀；或用对环境的危害小和镍磷镀替代电镀铬。
　　
　　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。
　　
　　1．3设计规范化、标准化
　　
　　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，从而节约资源。也利于管理。
　　
　　(2)模具各结构单元的规范化、标准化。这样可加快设计速度，缩短设计周期，方便加工管理。
　　
　　1．4可拆卸性设计
　　
　　模具在使用过程当中，部分零部件由于承受过大的摩擦与冲击，磨损较大。这时。只需更换这部分零部件模具仍可使用。另外。有时只要更换工作零件，即可实现一种新产品的生产。不可拆卸不仅造成大量可重复零部件材料的浪费。而且因废弃物不好处置．还会严重污染环境。因而在设计初期就要考虑到拆卸的问题：①尽可能选择通用结构，以便更换。②在满足强度要求的前提下。尽量采用可拆卸联接。如用螺纹联接，不用焊接、铆接等。
　　
　　1．5CAD，CAPP，CAM，CAE应用
　　
　　CAD，CAPP／CAM是模具设计走向全盘自动化的重大措施。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。可提高模具研制的成功率及模具质量。当今CAE技术已被广泛使用。首先可以应用CAD技术设计出产品的大体结构．标出其基本尺寸，然后用CAE技术对产品进行结构分析、可行性分析及工艺分析。现在的CAD三维软件(如Pro／E、SolidWorks、UG等)基本都集成了CAE技术，可以模拟材料的流动情况及分析其强度、刚度、抗冲击实验模拟等。使用CAD／CAE为实现并行工程提供了基本平台，因此提高了模具的设计效率，缩短了整个设计周期。实现了绿色的产品分析。
　　
　　1．6制造环境设计
　　
　　机械生产车间，尤其是冲压车间的噪音和污染非常严重。对工作人员的身体健康造成非常大的威胁，也干扰了周边的安宁，所以，在进行模具设计的时候要对产生的噪音加以控制。甚至消除。通常消除机器噪音的方法有以下几种方法：用V带代替齿轮传动；以摩擦离合器代替刚性离合器；做好飞轮等回转体的动平衡：在压力机产生噪音的主要部位加盖隔音罩：采用有减震器的无冲击模架等。
　　
　　1．7包装方案设计
　　
　　包装方案的设计主要包括三方面：包装材料的选用、包装结构的改进以及包装材料及其废弃物的回收利用。包装材料的使用和废弃物对环境产生了巨大的影响．尤其是一些难以回收或难降，解的材料，这些材料只能焚烧或掩埋。因此，产品的包装应尽量从简及使用绿色包装材料(无毒、无公害、易回收、易降解的材料)，这样既可以减少资源的浪费，又可以减少对环境的污染。