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模具產品的綠色設計和綠色制造技術?

提出了綠色技術、綠色設計和綠色制造技術的具體實現形式。在此基礎上。比較了模具傳統設計和綠色設計的差異。闡述了模具綠色設計與制造的實現方法。介紹了當今模具綠色制造中采用的先進制造技術。

近年來。為了解決全球環境汙染問題,“綠色制造”的新概念正在流行。其目的是減少產品對環境的汙染。在產品全生命周期的設計過程中,著重考慮產品的環境屬性(環保特性),采用綠色技術對產品進行全方位設計。綠色制造主要包括以下幾個方面:壹是制造問題,包括產品生命周期的全過程;二是環境影響;第三是資源優化。綠色制造是這三部分的交集和有機整合,是綜合考慮環境影響和資源效率的現代制造模式。其目標是使產品處於從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢的整個產品生命周期中。對環境的負面影響最小,資源利用效率最高。

模具行業是工業生產的基礎,其生產技術水平已成為衡量制造業水平的重要標誌。過去傳統的模具設計過程壹般只需要考慮模具產品的基本屬性,如模具的功能、質量、成本、壽命等,很少甚至不考慮其環境屬性。壹般來說,按照常規思維,壹個小模具產品用完後就成了壹堆廢棄的“垃圾”,回收利用率低。這也是模具行業開模難的最根本原因。因為壹旦開模,模具材料很難重復使用,導致成本很高。同時,最重要的是這樣會造成資源和能源的嚴重浪費,模具材料中含有的有毒有害物質會嚴重汙染生態環境,阻礙人體健康。

綠色模具不僅在使用時對環境影響小,而且在從制造到報廢的整個生命周期中對環境的破壞也是最小的。

1模具的設計

1.1傳統設計和綠色設計

傳統的模具設計只考慮設計制造合格模具的能力。不要過多考慮材料是否對環境有影響。生產出來的模具使用後是否可以加工重復使用等。在模具的綠色設計中,自始至終考慮對環境的影響,也考慮模具的回收利用。

1.2材料選擇

模具材料的綠色程度對最終產品的綠色性能有著非常重要的影響。綠色設計的材料選擇必須以綠色材料為基礎。過去用於材料表面處理的化學方法應該被放棄,而代之以物理方法,以達到防腐蝕或易於脫模的目的。選用優質鏡面模具鋼加工模具型腔;用不銹鋼材料加工防腐模具,代替電鍍;或者用鎳磷電鍍代替鍍鉻,對環境危害較小。

綠色材料的基本屬性是:①低汙染、低能耗、低成本;②易加工,加工過程無汙染或少汙染;③可降解,可重復使用。

1.3設計標準化

模具標準化是組織模具專業化生產的前提。模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。

(1)采用和采購標準模組和其他標準件。模架和標準件由專業化廠家和企業通過社會化分工生產,使有限的資源得到優化。通常模具報廢後,只有凸凹模不能再用,但模架基本完好。因此,使用標準模架有助於模架的重復使用。沖壓模和註塑模的模架有很多種,這些模架基本上都是由標準的上下模架組成。導柱導套等部件。同時,模板的標準化可以大大減少生產模板所用的設備,從而節約資源。也有利於管理。

(2)模具各結構單元的規範化和標準化。這樣可以加快設計速度,縮短設計周期,方便加工管理。

1.4拆卸設計

模具在使用過程中,由於過度的摩擦和沖擊,部分零件磨損。這個時候。只有更換這個零件,模具才能繼續使用。此外,有時只有更換工作部件才能生產出新產品。不拆卸不僅浪費了大量可重復使用的零件和材料。而且由於廢棄物不易處理,還會嚴重汙染環境。所以在設計前期就要考慮拆卸的問題:①盡可能選擇壹個通用的結構進行更換。②在滿足強度要求的前提下。盡量使用可拆卸連接。如果采用螺紋連接,則不需要焊接和鉚接。

1.5 CAD、CAPP、CAM和CAE的應用

CAD、CAPP/CAM是模具設計全面自動化的重要手段。利用CAD/CAPP/CAM技術,可以實現少圖或無圖的加工和管理,節約資源,縮短模具設計制造周期。可以提高模具開發的成功率和模具質量。CAE技術在今天已經得到了廣泛的應用。首先可以利用CAD技術設計產品的總體結構,標註其基本尺寸,然後利用CAE技術分析產品的結構、可行性和工藝性。現在的三維CAD軟件(如Pro/E、SolidWorks、UG等。)基本集成了CAE技術,可以模擬材料的流動,分析其強度、剛度、抗沖擊性能實驗。CAD/CAE的使用為並行工程的實現提供了基礎平臺,從而提高了模具設計的效率,縮短了整個設計周期。實現了綠色產品分析。

1.6制造環境設計

機械生產車間,尤其是沖壓車間的噪聲和汙染非常嚴重。對工作人員的健康造成了極大的威脅,幹擾了周圍的安寧。所以設計模具的時候要控制產生的噪音。甚至消除。通常消除機器噪音有幾種方法:用V帶代替齒輪傳動;用摩擦離合器代替剛性離合器;做好飛輪等旋轉體的動平衡:用隔音罩罩住壓力機產生噪音的主要部件;采用帶減震器的無沖擊模板等。

1.7包裝方案設計

包裝方案的設計主要包括三個方面:包裝材料的選擇、包裝結構的改進和包裝材料及其廢棄物的回收利用。包裝材料的使用和浪費對環境影響很大,尤其是壹些難以回收或降解分解的材料,這些材料只能焚燒或掩埋。因此,產品的包裝應盡可能簡單,使用綠色包裝材料(無毒、無汙染、易回收、可降解的材料),既能減少資源浪費,又能減少對環境的汙染。

1.8回收處理設計

模具回收就是在模具設計階段就考慮模具使用後回收的可能性以及回收的方法和費用。可回收設計的主要內容包括可回收材料和標誌、回收處理方法、可回收性的技術經濟評價和可回收性的結構設計。主要措施如下:(1)使用對環境影響小的模具材料,如無毒無害材料、可再生材料、易回收材料等;②使用可重復使用的材料;③對使用過的模具零件進行整修和再加工。

2模具制造

采用先進的模具制造技術。在制造過程中選擇生產浪費和能源消耗最少的制造工藝是實現綠色制造的重要環節。

2.1柔性制造技術(FMS)

由若幹數控裝置、物料輸送和儲存裝置及計算機控制系統組成的自動化制造系統,可根據制造任務和生產品種的變化進行快速調整。它包括多個柔性制造單元。可根據制造任務或生產環境的變化快速調整,以適應多品種、中小批量生產。它可以通過簡單地改變軟件來制造各種各樣的零件。

2.2高速公路(HSM)

模具制造業是高速加工應用的重要領域。以往模具型腔的加工由電火花加工壟斷,但加工效率低。但高速加工時切削力小,60HRC的模具鋼可以銑削淬硬,加工表面粗糙度值很小;對於淺腔半徑大的模具,高速銑削完全可以替代電加工:對於深腔曲率小的模具,高速銑削可以作為粗加工和半精加工,電加工只能作為精加工。這樣可以大大提高生產效率,縮短周期。鋼材切割速度可達600-800米/分鐘。

高速切削為模具制造提供了新的機遇。簡化了加工手段,縮短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。目前正向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展,已成為第三代成型技術。

2.3虛擬制造技術(Virtual Manufacturing)

虛擬制造是指制造過程中的所有環節。包括產品的設計、加工和裝配,甚至企業的生產組織、管理和調度。以軟件技術為支撐,借助高性能硬件,形成可操作的虛擬制造環境。在計算機局域網/廣域網上,生成數字化產品,實現產品設計、性能分析、工藝決策、制造裝配和質量檢驗。

虛擬制造的特點是:①不需要制作物理樣機就可以預測產品性能,節約制造成本,縮短產品開發周期;②可以在產品開發早期發現問題,實現及時反饋和修正;③軟件模擬形式的產品開發;④整個制造活動具有高度的並行性。

虛擬制造技術在模具行業的應用可以縮短開發周期。產品設計、模具設計、模具制造過程、模具裝配調試、模具試制都在計算機上進行,從而提高了生產效率和產品質量,降低了生產成本,填補了模具CAD、CAM與生產管理之間的空白。

2.4逆向工程技術(REver辯論賽工程,Re)

逆向工程是掃描已有的物理模型,采集其表面的坐標數據信息,根據采集的數據生成模型表面的線框模型。之後可以將模型轉換成凹凸模具,根據需要進行縮放、旋轉、平移,然後自動生成模具的加工程序。自動生成模具的加工程序可應用於各種數控系統。這樣可以大大減少人類的勞動和浪費,提高模具制造的成功率,對模具的綠色制造起到積極的推動作用。

2.5快速成型技術

是近年來發展起來的直接根據CAD模型快速生產樣品或零件的成組技術的總稱。它融合了CAD技術、數控技術、激光技術、材料技術等現代科技成果。它是先進制造技術的重要組成部分。快速原型技術的應用已經從原型制造發展到模具制造。只要設計好模具,再復雜的模具結構都可以用快速原型技術制造,這是傳統模具加工無法比擬的。模具生產周期大大縮短。同時大大節約了模具生產成本,有的可以降低到傳統生產方式的十分之壹甚至十分之壹。從而在實踐中真正實現模具的綠色制造。

3結論

綠色設計和綠色制造技術將是本世紀機械工業的主要發展方向。也是改善產業環境的重要途徑。目前。產品和工藝設計與材料選擇系統、用戶需求與產品使用、綠色制造系統信息集成、綠色制造過程集成等集成技術的研究已成為重要的研究內容。綠色並行工程是現代綠色產品設計和開發的新模式。它以集成和並行的方式設計產品及其整個生命周期。力爭讓產品開發者在設計之初就考慮到從概念形成到產品報廢處理的所有因素,比如質量、成本、用戶需求、環境影響、資源消耗等等。實現了模具的綠色設計和制造。它將大大加快模具行業的快速發展,也是模具發展的必然趨勢。從而真正實現模具設計和制造的高質量、低成本、高效率、低汙染的目標。綠色技術將對人類未來的生存環境產生深遠的影響。

關鍵詞:黴菌

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