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1、武汉理工工大学学院（系系）：物物流工程程学院专业：机机械设计计制造及及自动化化课程名称称：现代代模具技技术学生姓名名：王 志学号：1104997211027777 代课老师师：罗继继相绿色技术术在模具具中的应应用【摘要】在对绿色技术概念介绍的基本上,介绍了模具绿色制造的整个生命周期，包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色回收利用等阶段,并联系锻模、冲压模、注塑模具自身的特点,具体阐述了基于绿色技术的模具设计与制造的原则与范例。指出了模具的设计和制造工艺与绿色思维的联系是模具工业的成长必然。 【关键词词】绿色色技术,模具设计计,制造工艺艺当今我们们的生活活环境面面临着巨巨大的挑挑战，因因此绿色色
2、急需成成为生活活及生产产的主旋旋律。绿绿色设计计与制造造技术成成为了模模具的设设计及生生产的必必然发展展趋势。现现在的产产品不只只是能够够生产出出来就行行，更重重要的是是要求质质量好、外外观精美美，况且且产品趋趋于复杂杂化，尤尤其是一一些塑料料制件更更是如此此，所以以单凭一一些图纸纸很难准准确并直直观地表表达出产产品信息息。这就就要求模模具设计计者和制制造者用用最少的的资源设设计制造造出符合合求的产产品，同同时减少少对环境境的负面面影响，使使能源的的利用率率能够在在最大程程度上有有所提高高。1. 绿色技术术绿色技术术就是根根据环境境价值并并利用现现代科技技的全部部潜力的的工程或或技术，要要发挥
3、高高科技，使使工业生生产走向向“绿化”和“无害化化”。在机机械行业业中，绿绿色技术术包括绿绿色设计计与绿色色制造技技术。绿色设计计又称为为面向环环境的设设计是指指在产品品及其生生命周期期全过程程的设计计中，充充分考虑虑对资源源和环境境的影响响，在考考虑产品品的功能能、质量量、开发发周期和和成本的的同时，优优化各有有关设计计因素，使使产品及及其制造造过程对对环境的的总体影影响减到到最小。绿绿色设计计是从源源头对产产品进行行“绿化”的最为为有效的的途径和和方法之之一。绿色制造造是一个个综合考考虑环境境影响和和资源消消耗的现现代制造造模式，其其目标是是使得产产品从设设计、制制造、包包装、运运输、使使
4、用到报报废处理理的整个个生命周周期中，对对环境负负面影响响最小，资资源利用用率最高高，并使使企业经经济效益益和社会会效益协协调优化化。模具具作为一一种特殊殊的产品品，它既既属于成成品，又又属于生生产其他他产品的的工具。为为生产出出绿色产产品，模模具本身身也应成成为绿色色工具，同同时从模模具的设设计到制制造的整整个过程程都应成成为“绿色”，生产产出绿色色模具。2. 模具的绿绿色设计计模具绿色色设计在在模具绿绿色制造造中占据据主要的的地位,这一步步解决的的方法直接接影响到到最终操操作模具具加工产产品的绿绿色出产产问题。绿色设计的研究包括七项内容：面向环境的产品结构设计，面向环境的产品材料选择，面向
5、环境的制造环境设计（或重组），面向环境的工艺设计，面向环境的包装方案设计，面向环境的回收处理设计和面向环境并行工程设计。2.1 产品结构构设计实现模具具CADD/CAAPP/CAMM一体化化。具CCAD/CAPPP/CCAM是是模具设设计走向向全盘自自动化的的重要方方法。采采用 CCAD/ CAAPP/CAMM工艺,可实现现少图纸纸或无图图纸加工工,一方方面,节节约用纸纸即节约约资本和和能源;另一方方面,模模具CAAD/CCAPPP/CAAM一体体化也为为并行工工程的实实现供给给可能,可缩短短模具设设计与制制造周期期,提高高模具研研制的成成功率及及模具质质量。2.2 产品材料料选择产品材料料的
6、绿色色程度直直接决定定了产品品的绿色色程度。绿绿色材料料是绿色色设计的的基础，绿绿色材料料的选择择很大程程度上影影响了绿绿色设计计的最终终结果。因因此绿色色设计必必须建立立在绿色色材料的的选择上上。绿色色材料应应具备的的基本性性能有：（1）低低污染、低低耗能、低低成本；（2）易易加工和和加工过过程中无无污染或或少污染染；（33）可降降解，可可重复使使用。比比如,可可选择优优质镜面面模具钢钢加工型型腔,辅辅之以精精良的抛抛光手段段;直接接用不锈锈钢材料料来加工工防腐的的模具。此此外除在在材料上上选用不不锈钢来来避免使使用电镀镀外,也也可采用用镍磷镀镀替代电电镀铬,因为镍镍磷镀在在对氯化化氢气体体
7、的防腐腐上要优优于电镀镀铬,且且前者对对生态环环境的危危害也要要小于后后者。2.3 制造环境境设计机械生产产车间尤尤其是冲冲压车间间的噪音音和污染染非常严严重，对对工作人人员的身身体健康康造成了了非常大大的威胁胁，也干干扰了周周边的安安宁，所所以，在在进行模模具设计计的时候候要对产产生的噪噪音加以以控制，甚甚至消除除。锻造造、冲压压车间是是机械工工场的高高噪声车车间之一一。对于于锻造设设备,如如使用排排气消声声器、用用液压模模锻锤替替代蒸空空模锻锤锤等等。对对于冲压压设备,消减声声源噪声声的方法法有:用用V带传传动替代代齿轮传传动;以以摩擦离离合器替替代刚性性离合器器;采用用铸铁机机身以增增添
8、压力力机的刚刚性和减减震能力力;作好好飞轮等等回转体体的动平平衡等等等。节制制噪声传传播的方方法有在在轴承和和轴承座座之间加加弹性衬衬套;在在压力机机发生噪噪声的首首要部位位加盖隔隔声罩;采用具具有油减减震器的的无冲击击模架等等等。对对于注塑塑模具,浇道设设计上要要注重浇浇道凝料料与塑料料制品的的体积比比率,一一般应小小于300%。若若是达不不到,就就要考虑虑进一步步优化浇浇道设计计和调整整型腔数数目,或或者采用用热流道道工艺。热热流道工工艺在塑塑料原料料的节约约上有突突出的优优势,在在产品价价钱竞争争日益激激烈的今今天,这这一点尤尤为主要要。因此此近几年年该工艺艺的应用用获得快快速普及及。
9、2.4 工艺设计计绿色工艺艺规划技技术是指指采用物物料和能能源消耗耗少、废废弃物少少，且环环境污染染小的工工艺方案案和工艺艺路线。绿绿色工艺艺技术应应从模具具的工艺艺设计及及模具的的结构考考虑。2.4.1 模具设计计的可回回收性在模具的的设计过过程中应应尽量简简化模具具的结构构，从而而减少模模具材料料的用量量。其次次，模具具组成件件之间的的连接尽尽量使用用可拆卸卸的零件件。若为为不可拆拆卸的话话，不仅仅造成大大量重复复零件的的浪费，而而且这些些废弃物物不易处处理，造造成很大大的污染染。可拆拆卸要求求模具的的结构易易于拆卸卸，零部部件更换换方便，模模具报废废之后其其零部件件仍可以以加以利利用。2
10、.4.2 模具设计计的标准准化无论是锻锻造、冲冲压模还还是塑料料模,都都有需要要向尺度度化、规规范化、系系列化的的目标成成长,模模具尺度度化是组组织模具具专业化化出产的的前提,而模具具的专业业化出产产是提高高模具质质量、缩缩短模具具制造周周期、降降低成本本的关键键。模具具设计向向尺度化化、规范范化、系系列化标标的目的的成长,便于采采用多规规格的尺尺度模架架及其它它尺度件件,而这这些模架架及尺度度件又可可由专门门的厂家家、企业业经批量量化化分分工进行行出产,从而使使有限的的资本获获得优化化设置装装备。此此外,模模具各结结构单元元的规范范化、尺尺度化,可使出出产其的的夹具数数目多为为削减,从而节节
11、约资本本,而且且加速了了设计速速度,缩缩短了设设计周期期,便于于加工。2.4.3 延长模具具的使用用寿命延长模具具的使用用寿命就就要求工工作人员员有保护护意识，同同时改进进模具的的结构，选选择正确确的模具具材料等等。这样样不仅能能够提高高模具的的使用寿寿命，也也提高了了材料的的利用率率，节约约了资源源。对于于锻造模模具,在在提高模模具寿命命方面已已有很多多好方法法,如正正确选择择分模面面位置、选选择恰当当的飞边边槽、选选择合适适吨位的的锻造设设备、在在一副锻锻模上开开设两个个终锻模模膛等。对对于冲压压模具,如冲压压间隙值值的合理理拔取、尽尽量压缩缩凸模工工作部分分长度、采采用弹性性卸料板板、改
12、良良凸(凹凹)模的的结构如如采用一一模多形形、一形形两用和和拼装式式模具来来提高模模具的操操作率。对对于注塑塑模具,如采用用随形冷冷却水道道可提高高注塑精精度和模模具使用用寿命;将模具具型芯由由整体结结构改为为镶拼式式结构, 可解解决模具具的变形形问题,提高模模具寿命命。 2.5 包装方案案设计模具的绿绿色包装装是模具具出售过过程中涉涉及到的的绿色问问题,它它着重从从保护环环境的角角度出发发,尽可可能使模模具产品品进入出出售、使使用、销销毁的物物流过程程中,其其对环境境资本耗耗损和销销毁最小小。模具具的绿色色包装主主要包括括三个方方面的内内容:模模具包装装材料的的选择、模模具包装装结构和和模具
13、包包装材料料的回收收利用。具具体来讲讲,第一一方面就就是在模模具远程程配送过过程中,在不影影响包装装强度的的前提下下尽可能能使用一一些常见见的木制制材料(如合成成板),这是因因为模具具产品不不同于其其他一些些精制产产品,它它不太注注重产品品的外包包装,只只关心产产品的质质量。第第二方面面就是要要合理设设计包装装箱内部部结构,从而简简化包装装复杂度度。即多多个零件件尽量在在一个包包装箱中中放置。同同时,为为了避免免零件之之间在运运输过程程中互相相摩擦造造成磨损损而影响响模具产产品质量量,可在在其中多多放置一一些软性性材料来来隔离。第第三方面面就是要要在包装装箱上注注明包装装材料的的可回收收利用性
14、性标识。2.6 回收处理理设计面向环境境的模具具回收处处理就是是在模具具的设计计阶段就就考虑模模具使用用后回收收利用的的可能性性及回收收处理的的方法及及费用。回回收性设设计的主主要内容容包括可可回收材材料及标标志、回回收处理理方法、回回收性的的技术经经济评估估和回收收性的结结构设计计。其主主要措施施如下：（1）使使用对环环境影响响较小的的模具材材料，如如无毒无无害的材材料、可可再生材材料、易易回收的的材料等等；（22）使用用可重新新利用的的材料；（3）对对使用过过的模具具零部件件进行翻翻新、再再加工等等。2.7 并行工程程设计绿色并行行工程是是现代绿绿色产品品设计和和开发的的新模式式,它的的焦
15、点是是并行一一体化设设计,强强调产品品设计及及其相关关过程同同时交叉叉进行,即在设设计阶段段就要考考虑整个个生命周周期中从从概念形形成到产产品报废废的所有有环节,如质量量、成本本、用户户要求、环境影响、资本耗损状况等。因此,涉及产品整个生命周期的各个部分的小组成员必需协同工作。对于模具设计,不单需要模具设计小组成员之间进行谈判,协调产品的设计使命,而且其他部分如工艺、制造、质量等小组也要介入产品的设计工作,对产品设计方案提出修改意见等,从而使得整个模具设计工作一次成功。 3. 模具的绿绿色制造造工艺在模具绿绿色制造造过程中中,采用用绿色制制造工艺艺也是实实现模具具绿色制制造的一一个主要要环节,
16、它是一一种既能能提高经经济效益益,又能能同时减减少环境境影响的的工艺工工艺。近来年,跟着新新的制造造工艺在模模具行业业的推广广,模具具行业也也全力向着着绿色制制造工艺艺目标前进。如今,在在模具行行业中应应用的较较为典型型的制造造工艺有如下几几种。3.1 快速原型型制造快速速原型制制造是一一项集计计算机、激激光、数数控及慎慎密传动动等工艺艺于一体体的制造造工艺,其其在原理理上打破破了传统统加工工工艺采用用材料“去除”的原则则,而采采用材料料“逐层聚聚积”的原理,能能按照产产品的CCAD数数据,快快速地制制造出具具有必然然结构和和功能的的原型,甚至产产品,由由此加速速新产品品的开发发速度。而而以R
17、PP&M原原型作母母模来翻翻制模具具的快速速模具制制造工艺艺,进一一步阐述述了快速速成型工工艺的优越性,可在短短期内迅迅速推出出知足用用户需求求的产品品,多幅度降降低新产产品开发发研制的的成本和和投资风风险,缩缩短了新新产品研制制和投放放市场的的周期,在小批批量、多多品种、改改型快的的现代模模具制造造模式下下具有强强劲的成成长势头头。 3.2 虚拟制造造工艺虚拟拟制造是是对制造造过程中中的各个个环节,包括产品品的设计计、加工工、装配配进行统统一建模模,形成成一个可可运行的的虚拟制制造情形形,以专专门的虚虚拟软件件工艺为支支撑,借借助高机机能的硬硬件,在在虚拟制制造情形形中生成成数字化化产品,实
18、实现产品品设计、机机能剖析析、工艺艺选择、制制造装配配和质量量磨练,从而缩缩短模具具产品的设设计与制制造周期期,降低低开模的的开发成成本,提提高快速速响应市市场转变变的能力力。 3.3 高速切削削高速速切削在在模具规规模的应应用主要要是加工工复杂曲曲面,其其中高速速铣削可可以把复复杂形面面加工得得很是滑滑腻。加加工出粗粗糙度值值很小、浅浅腔多曲率半半径的模模具完全全可用高高速铣削削来替代电加加工;对对深腔小小曲率半半径的模模具可用用高速铣铣削加工工作为粗粗加工和和半精加加工,而而电加工工只作为为精加工工。这样样可多多多节约电电火花和和抛光的的时刻以以及有关关材料的的耗损,这对保保护环境境的贡献
19、是不不言而喻喻的。同同时,极极多地缩短短了加工工周期,提高了了加工效效率,降降低了加加工成本本。 3.4 反求工程程反求工程程是对已已有的实实物模型型进行扫扫描，采采集其表表面的坐坐标数据据信息，根根据采集集的数据据生成模模型表面面的线框框模型，之之后可根根据需要要对模型型进行凹凹凸模转转换、比比例缩放放、旋转转、平移移等处理理，再自自动生成成模具的的加工程程序。自自动生成成模具的的加工程程序可适适用于广广泛的数数控系统统。这样样可以大大大减少少人力劳劳动和废废料，也也提高了了模具的的制造成成功率，对对模具的的绿色制制造起到到了积极极地推动动作用。4. 结语 近几年来来，绿色色设计已已延伸到到
20、机械制制造业当当中。而而模具是是工业生生产的基基础工艺艺装备，它它的生产产技术水水平的高高低，已已成为衡衡量一个个国家产产品制造造水平高高低的重重要标志志，因而而在模具具行业中中提倡绿绿色设计计应更为为重要。“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是最小的。绿色设计计优于传传统的设设计方法法，虽然然在短期期内，它它的投资资略大于于传统的的设计，但但从长远远看来，如如果我们们采用绿绿色设计计，在节节能、降降耗、增增效益方方面将会会得到成成倍的收收获。可可以这样样说，绿绿色设计计与绿色色制造技技术将成成为本世世纪机械械行业的的主要发发展方向向，也是
21、是改善工工业环境境的重要要途径。模模具实现现了绿色色设计与与制造，将将大大加加快模具具行业的的迅速发发展，也也是模具具发展的的必然趋趋势，从从而真正正实现模模具设计计与制造造的高质质量、低低成本、高高效率、低低污染的的目标。绿绿色技术术将对人人类未来来的生存存环境起起到深远远的影响响。绿色将是是本世纪产产品的主主要特点点之一，谁谁能向市市场提供供绿色产产品，谁谁就能在在市场竞竞争中占占据有利利位置。因因此，企企业无论论从自身身的长远远发展角角度，还还是从人人类的可可持续发发展战略略角度，都都应扬弃弃传统的的设计方方法，而而大力加加强对绿绿色设计计的研究究与应用用。参考文献献1陈陈小云，叶叶蓉.浅浅谈产品品的绿色色制造与与绿色设设计JJ.职职教论，2005.2刘刘飞. 绿色色制造技技术在冲冲模中的的应用J.模具技技术，220033.3胡胡蓉，胡胡如夫.产品开开发的绿绿色制造造技术与与发展趋趋势JJ.机床与与液压220033.4李李光耀.浅谈现现代模具具的设计计与制造造J.CAAD/CCAM与与制造业业信息化化.5宋宋满仓，赵赵丹阳，等等.注塑模模具的绿绿色制造造方法研研究JJ.机械设设计与制制造工程程，20002. 6赵雪妮妮，曹巨巨江，卢卢军，等等.简述虚虚拟制造造技术在在模具工工业中的的应用J.西北轻轻工业学学院学报报，20002.