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什么是模具开发?
来源:研发君 直放站 | 作者:模具达人 | 发布时间: 2023-12-10 | 699 次浏览 | 分享到:
模具”就是一个让所成型材料通过物理状态的改变,来实现物品外形加工的工具。大到汽车,小到圆珠笔。模具主要分为两类:一种是加工金属的模具,另一种是加工非金属(例如塑料模、橡胶模等)和粉末冶金的模具。


 

产品商业化,就是把“产品”变成“商品”的过程。所谓“商品”,是可用于交换以获得收入的劳动产品。也就是说,“商品”也是“产品”,而“产品”则不一定是“商品”。之前的文章提到,经过“概念产品化”的“产品”还不是“商品”,这种状态下的产品,放到市场上卖是行不通的,因为尚不具备可量产性和可交易性。在“产品商业(商品)化”的阶段,还需要经过模具开发、产品认证、生产备料、试产量产等环节。下面首先介绍模具开发

为什么需要模具开发?首先需要介绍下结构工艺的三大类,分别是成型工艺、表面处理工艺和加工制成工艺。赋予产品身体的工艺称之为成型工艺;赋予产品面孔的工艺称之为表面处理工艺;赋予产品生命的工艺称之为加工制程工艺。所谓成型工艺指产品从原材料成为产品,即将粒状、粉状、条状、块状等基本型的基础原材料,通过增材、减材、等材的方式,塑形为需要的产品部件。如将塑料粒子、金属粉末、基础板材、基础型材通过注塑、压铸、切割、雕刻等工艺进行生产加工,使其成为产品的结构件、零部件、面板等工件。随着技术的不断发展,新型工艺、设备、技术的不断更新,用成型工艺代替表面处理工艺,大大缩短了产品的加工流程,让产品效果一次完成。所以成型工艺可以一部到位就可以把三大类结构工艺问题都解决了。模具就是其中一种成型工艺,有了模具以后,结构材料才具备了批量生产的条件。

什么是模具开发?在工业产品设计领域看,通常材料与工艺聚焦在金属、塑料(橡胶)、木材、玻璃、陶瓷五大方面。但直放站产品主要集中在塑料和金属两种材料。所谓塑料是以高分子树脂(天然或合成)为主要成分(由碳、氧、氢以及其它有机或无机元素所构成)的材料。塑料在特定的温度和压力下具有可塑性和流动性,可被模塑成型,并在一定的环境条件下保持形状的稳定性。所谓金属金属一般分黑色金属、有色金属和特种金属材料三大类。黑色金属就是我们常说的钢铁,包括工业纯铁(含碳量不超过0.0218%)、钢(含碳0.0218%~2.11%)、铸铁(含碳大于2.11%),还有铬锰和合金材料。有色金属就是非铁铬锰的所有金属及其合金材料,一般又分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。特种金属材料是指结构或功能性金属材料,包括具备一些特殊功能的金属基复合材料。如果我们想实现产品成型和大批量生产,需要一种成型工艺,具备可以大批量量产的成型工艺就是模具了。模具”就是一个让所成型材料通过物理状态的改变,来实现物品外形加工的工具。大到汽车,小到圆珠笔。模具主要分为两类:一种是加工金属的模具,另一种是加工非金属(例如塑料模、橡胶模等)和粉末冶金的模具。
下面介绍注塑成型工艺、铸造成型工艺、CNC机加工。

1)注塑成型是一种将塑料流态化注射入模具后冷却成型的方法。由于塑胶材料的大量应用,注塑成型成为产品成型应用最为广泛的工艺之一。其原理是将粒状或粉状原料加入到注塑机(注射机)的料斗里,原料经加热熔化呈流动状态,在注射机的螺杆或活塞推动下,经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔,在模具型腔内冷却硬化定型。类似下图,左图:注塑机原理图;右图:注塑零件



2)铸造成型铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,铸造是将液体金属浇铸到与工件形状相适应的模子(范)中,待其冷却凝固后,以获得工件的方法。被铸物质多为原可加热成液态的金属,如铜、铁、铝、锡、铅等。而铸模的材料可以是耐热的砂、金属甚至陶瓷,要根据所铸物质和工件的具体要求而定,例如温度、工件结构和表面要求等。铸造工艺流程大致是:金属液体化→充型铸模→

 

 

 

冷却凝固→取出铸件。


 

铸造工艺的主要优点为:①生产的工件形状自由度大,适合任意复杂的工件,特别是内腔形状复杂的制件;② 适应性强,材料的合金种类不受限制,铸件的大小不受限制;③ 金属原材料来源广,材料可重熔使用,设备投资低。但是铸造工艺也存在着一定的缺陷,例如废品率高、表面质量较低、劳动环境差。现如今随着科学技术的不断发展,铸造工艺根据不同的需要也有了类型上的发展,目前常见的铸造工艺分类有:砂型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、金属型铸造、真空压铸、挤压铸造、消失模铸造、连续铸造、熔模铸造。3)CNC机加工机加工不适合量产产品,

但是一些少量的产品出货,也是也用这种工艺。

 

机加工是机械加工的简称,是指通过机械精确加工去除材料的加工工艺。具体是在零件生产过程中,直接用刀具在毛坯上切除多余金属层厚度,使之符合图纸要求的尺寸、精度、形状表面质量等技术要求的加工过程。机械加工主要有手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。数控加工(CNC)是指机械工人运用数控设备来进行加工,这些数控设备包括加工中心、车铣中心、电火花线切割设备、螺纹切削机等。绝大多数的机加工车间都采用数控加工技术。通过编程,把工件在笛卡尔坐标系中的位置坐标(X,Y,Z)转换成程序语言,数控机床的CNC控制器通过识别和解释程序语言来控制数控机床的轴,自动按要求去除材料,从而得到精加工工件。数控加工以连续的方式来加工工件,适合于大批量、形状复杂的零件。

怎么开发模具?在结构设计完成之后,如果要考虑注塑和压铸的成型工艺,那么结构件就可以进入“模具设计”了。模具本身其实也是一个产品,这个产品的开发流程包括ESI(Early SupplierInvolvement,供应商早期参与)、报价、订单、模具设计、采购材料、模具加工、模具装配、试模、样板评估报告等环节。ESI是模具厂在早期为了明确客户需求,提前参与,为后续模具的产品工艺、性能要求等提前做好准备。报价和订单就不用多说了。模具设计可能用到的软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD等。模具加工包括的工序有车、铣、热处理、磨、锣(CNC)、电火花、线切割、坐标磨、激光刻字、抛光等。模具制做好之后,就需要进行“试模”了,因为模具试模也叫作“Trial Run”,所以一般模具制做好的当天,我们称之为“T0”。第一次试模叫作“T1”,如果T1还有问题那就需要继续修模,然后第二次试模就叫作“T2”……以此类推,直到最后一次试模完成并确保模具完全没有问题了,我们称之为“Tn”,或者叫“Tf”(final)。Tn之后模具厂会出具样板评估报告(Sample Estimate Report,SER),客户签字确认后,模具便开发完成并交付使用。有了模具之后,就可以开始批量生产产品所需要的零部件了。