东 北 大 学
研 究 生 考 试 试 卷
考试科目： 模具设计及UG的二次开发
课程编号：
阅 卷 人：
考试日期：
姓 名： 陈 勇
学 号： 1170071
注 意 事 项
1．考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚
2．字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁
3．交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交
东北大学研究生院
目录
模具现代制造技术综述 ......................................................... 1
1.我国的模具发展趋势 ......................................................... 1
2.现代模具制造数控加工技术 ................................................... 2
2.1高速铣削技术 ........................................................... 2
2.2高速加工的关键技术 ..................................................... 2
2.3数控机床技术 ........................................................... 2
2.4刀具技术 ............................................................... 2
2.5数控编程技术 ........................................................... 2
3.现代模具制造技术中的CAD和CAM技术 ......................................... 3
3.1国内外模具CAD/CAM发展概况 ............................................. 3
3.1.1国外模具CAD/CAM技术的发展概况 ....................................... 3
3.1.2国内模具CAD/CAM技术的发展概况 ....................................... 3
3.2模具CAD/CAM技术关键 ................................................... 3
3.3模具CAD/CAM技术的特点 ................................................. 3
3.3.1虚拟建模能力 ......................................................... 3
3.3.2标准化 ............................................................... 3
3.3.3设计准则 ............................................................. 3
3.3.4柔性 ................................................................. 4
3.4模具CAD/CAM技术的优越性 ............................................... 4
3.5模具CAD/CAM技术的发展趋势 ............................................. 4
3.6我国模具CAD/CAE/CAM技术与国外先进模具行业的差距 ....................... 5
4.模具的虚拟制造技术和逆向工程 ............................................... 5
4.1虚拟制造技术(VM) ....................................................... 5
4.1.1何谓虚拟制造 ......................................................... 5
4.1.2虚拟制造技术在模具工业中的应用 ....................................... 5
4.2逆向工程 ............................................................... 6
4.2.1逆向工程的定义 ....................................................... 6
4.2.2逆向工程技术在模具行业中的应用 ....................................... 6
5.快速成型技术 ............................................................... 6
5.1快速成型技术 ........................................................... 6
5.1.1快速成型技术的定义 ................................................... 6
5.1.2快速成型技术的特点 ................................................... 7
5.1.3快速成型技术应用对制造业的影响 ....................................... 7
6.绿色制造技术 ............................................................... 7
6.1绿色制造技术概述 ....................................................... 7
6.2绿色制造技术的发展 ..................................................... 8
结束语 ...................................................................... 8
参考文献..................................................................... 8
模具现代制造技术综述
1.我国的模具发展趋势
目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术它集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。 在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。 虽然近些年我国模具设计制造技术在不断进步，但是和欧美、日本等模具制造强国比起来我们还有很大差距，认清现实不断学习先进技术我们才能进步。
本文主要介绍国内外模具制造加工领域的先进生产制造技术及发展趋势。
2.现代模具制造数控加工技术
2.1高速铣削技术
与传统数控加工方法相比较,使用高速加工方法可以确保产品的加工精度和表面质量,同时减少刀具磨损,提高刀具的使用寿命。高速加工方法具有传统数控加工方法所无法比拟的优点。使用高速加工新工艺省去了传统数控加工工艺中电极加工和模具研磨的时间,节省了加工时间,提高了产品的加工效率。研究证明对于复杂程度一般的模具,加工时间可减少30 %甚至更多。随着市场经济的不断发展，产品的研制周期不断缩短,外形曲面也越来越复杂,使用模具的传统数控加工方法已很难满足其需要。模具加工的前沿技术—高速加工为解决这一难题创造了条件。高速加工（High Speed Machining）是当前模具加工的前沿技术，最早应用于航空航天行业。一台具有高速加工功能的数控机床的价格比一台普通数控机床大约高30%—50%，而其效率却是后者的3倍，这使得高速加工数控机床在模具制造行业普及和推广成为可能。CAD 技术的普及极大地提高了产品的设计效率，目前产品的设计制造周期主要取决于模具的研制时间。当需要研制的模具形状复杂，材料硬度又较高时，利用高速加工方法，既可确保产品的表面质量和加工精度，减少刀具磨损，提高刀具的使用寿命，又可缩短加工时间，因此研究高速加工对于提高产品的加工效率，发展数控加工技术具有十分重要的意义。
2.2高速加工的关键技术
数控加工的三大要素是：(1) 机床；（2）刀具；(3) 编程。若想将高速加工技术真正地应用于模具加工，三大要素必须同时兼顾，缺一不可，令人可喜的是，目前机床、刀具和编程三大技术发展迅速，使得高速加工能够真正地应用到数控加工中，提高了产品的加工效率。高速加工的关键技术就是：(1) 数控机床技术；(2) 刀具技术；(3) 数控编程技术。
2.3数控机床技术
什么样的数控机床能满足高速加工的需求？
一般认为：
（1）主轴转速S≥15000rpm的数控机床，目前，生产数控机床的Makino、Siemens等公司都生产出具有高速加工能力的数控加工中心。那么，究竟多大的速度和加速度才能算是高速加工呢？
Ⅰ 主轴速度必须大于15000rpm，甚至大于50000rpm，主要取决于要加工的零件；Ⅱ 若要取得与传统加工同样的加工精度，进给速度至少为5m/min；Ⅲ 对于典型的应用，加速度应大于1g。
2.4刀具技术
在同样的时间里，采用高速加工技术，小直径的刀具将会做更多的工作，包括粗加工和精加工，安装一把刀具，用高速加工技术既可完成粗加工和精加工操作，省去许多费钱又耗时的手工操作，又可获得高精度高质量的产品。选择高速加工刀具时应注意如下几点：
(1) 刀具速度一定要位于刀具制造公司提供的表格中，不要太大。极限数据往往不安全；
(2) 根据被加工材料的硬度选择刀具，特别是加工硬度较高的有色金属时，需选择适合高速加工的硬质合金刀具；
(3) 由于高速加工的速度很快，因此一定要注意刀具夹持问题，从而保证刀具旋转时具有足够的平衡度，否则振动过大，不仅会影响刀具的使用寿命，还会影响产品的表面质量和加工精度。
2.5数控编程技术
高速加工作为模具加工的前沿技术，其加工的产品主要是采用先进的CAD技术进行建模 ，因此其数控编程技术也是采用CAM技术进行。下面我们将对模具制造技术的第二个问题也就是现代模具制造技术中的CAD和CAM技术进行讨论。
3.现代模具制造技术中的CAD和CAM技术
3.1国内外模具CAD/CAM发展概况
3.1.1国外模具CAD/CAM技术的发展概况
国外发达国家模具CAD/CAM技术的研究始于20世纪50年代末，60—70年代，出现了面向中小企业的CAD/CAM的商品软件，80年代，CAD/CAM系统开始出现，进入90 年代后，国外CAD/CAM技术向着更高的阶梯迈进。
3.1.2国内模具CAD/CAM技术的发展概况
我国模具CAD/CAM的研究与开发始于20世纪70 年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80 年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。近年来，相关的科研机构采用不同的方法相继开发了行业内适用的标准件系统，减轻了重复劳动，提高了工作效率。
3.2模具CAD/CAM技术关键
模具CAD/CAM技术的关键就是CAD/CAE/CAPP/CAM技术的集成，建立CAD/CAE/CAPP/CAM范围内相对统一的、基于特征的产品定义模型，并以此模型为基础，运用产品数据交换技术，实现CAD、CAE、CAPP和CAM间的数据交换与共享。
3.3模具CAD/CAM技术的特点
3.3.1虚拟建模能力
模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。模具设计中因为模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这就要求模具CAD系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。否则，就无法输入关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制NC加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造型是模具CAD/CAM中的一个重要问题。
3.3.2标准化
标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。对于同一产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具CAD，减少数据的存储量，在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构，在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少数工作零件。
3.3.3设计准则
设计准则的处理是模具CAD中的一个重要问题。人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数表和线图进行恰当的处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计算机程序无法采用，需要深入研究，总结出
便于使用的定量的设计准则。有些经验准则难以程序化或公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用。
3.3.4柔性
模具CAD/CAM系统应具有充分的柔性。模具的结构随产品的不同而变化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具CAD/CAM系统具有充分的柔性，即可以根据不同产品的特点和生产条件，灵活地作出抉择，方便地修改设计。
3.4模具CAD/CAM技术的优越性
模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和广泛应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。其优点主要表现在以下几方面：
（1）模具CAD/CAM可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。
（2）模具CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例如，采用冲裁模CAD/CAM系统设计制造模具，比传统方法提高效率2-5倍。由于模具质量提高，可靠性增加，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。
（3）模具CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样可使材料利用率提高5%-7%。采用CAM可加工传统方法难以加工的复杂模具型面，可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM的经济效益有些可以估算，有些则难以估算。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。
（4）模具CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
（5）随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM一体化技术可以大大增加模具的可靠性，减少甚至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率。
3.5模具CAD/CAM技术的发展趋势
随着电子、信息等高新技术的迅猛发展，模具CAD/CAM技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
3.5.1模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高
随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM 技术的重要性被模具界广泛认可， 近几年来CAD/CAM 开发商投入了很大的人力和物力， 将通用CAD/CAM 系统改造为模具行业专用的CAD ／CAM 系统，针对各类模具的特点，推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统，受到了广大模具工作者的好评。
3.5.2模具CAD/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化发展
随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈， 模具界对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE 分析、模具可制造性评价
和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。面向制造、基于知识的智能化功能成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。因此，模具CAD/CAM技术的集成化、三维化、智能化和网络化是目前的一个重要发展方向。
3.5.3基于知识工程的设计技术
产品设计制造开发系统是以设计制造过程的建模为核心内容的， 在产品零部件的设计过程中，同时要进行影响产品和零部件性能的成形过程的建模及仿真。它不仅提供产品零部件的可制造性评估，还可提供产品零部件的性能预测，注塑成形过程模拟、板料冲压成形模拟系统的应用充分说明了这一优势。在现有的研究中，基于CAE的成形工艺优化主要是采用数值分析的方法。但是由于成形工艺本身的特点很难给出连续和规则的优化求解空间。并且，数值分析方法还存在计算量大、效率低、优化目标单一等缺点，这在很大程度上影响了CAE 技术的普及。知识工程的方法和技术是解决数值分析固有不足的有效途径。20 世纪90 年代以来，知识工程的研究异常活跃，相关的方法与技术层出不穷，随着知识工程研究的深入与扩展，通过建立包括产生式规则、实例、样本等集成多知识表达方式的知识库和规则推理(RBR)、实例推理(CBR)、人工神经网络(ANN)等集成多处理方式的多智能主体， 建立全面支持CAE 应用过程的智能化系统， 应用人工智能与专家系统技术在数值分析结果的基础上自动对成形方案进行分析和评价， 并提出方案的优化建议，是当前材料科学与制造科学的前沿。
3.6我国模具CAD/CAE/CAM技术与国外先进模具行业的差距
我国模具CAD/CAE/CAM技术近十年来取得了长足的进步。我国模具行业已广泛采用了CAD/CAE/CAM技术，在应用中取得了显著效益。其中最大的技术进步无疑是三维CAD方面的深入应用。一汽模具、天汽模、东风模具、福田潍坊模具等企业的的三维CAD普及率很高。其他骨干企业正在加快进行二维CAD到三维CAD的过渡。 但与国外发达国家相比，我国模具CAD/CAE/CAM技术水平尚低，差距较大,主要表现在：CAD/CAE/CAM软件开发进度和水平低。目前三维CAD/CAM软件的核心技术仍掌握在欧美日等发达国家手中，中国的三维CAD/CAM市场几乎被国外产品垄断。每年中国制造企业采购三维CAD/CAM软件的金额高达几十亿元。 CAM/CAE的发展跟不上CAD。在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，我们才刚刚起步，大多还处于试用阶段；在应用CAM技术制造模具方面，由于缺乏先进适用的制造装备，制造工艺水平不高，加工精度与国外先进水平相比还有很大的差距。 整体CAD/CAE/CAM应用水平低。目前，较有规模的模具企业都已采图，三维设计的应用尚处在开始阶段，数控加工在模具制造中所占比例仍然较低，与国外先进水平相比，还有相当大的差距。CAE在我国模具行业的应用还不普遍。CAD/CAE/CAM缺乏知识的集成。在目前的注射模设计行业，这些知识主要以经验的形式由资深设计工程师所掌握，随着他们的退休与流失必将造成企业核心技术的流失。在国外已广泛应用知识型CAD/CAM系统。
4.模具的虚拟制造技术和逆向工程
4.1虚拟制造技术(VM)
4.1.1何谓虚拟制造
虚拟制造是新产品及其制造系统开发的一种哲理和方法论，它强调在实际投入原材料与产品实现过程之前，完成产品设计与制造过程的相关分析，以保证制造实施的可行性。虚拟制造技术是基于产品模型、计算机仿真技术、可视化技术及虚拟现实技术，在计算机内完成产品的制造、装配等制造活动的制造技术。
4.1.2虚拟制造技术在模具工业中的应用
在模具设计阶段，应用虚拟设计技术，在计算机中完成整体及零部件的概念设计、造型设计、总体布局设计和结构设计等，同时对其刚度、强度、固有频率、动态响应及疲劳使用寿命等性能进行模拟分析，以便在设计阶段就发现问题并有针对性地解决有关问题。使用虚拟装配技术，能避免传统装配方式常存在的装配干涉或装配不到位现象，可以方便地修改并重新生成零部件模型，从而大大降低了模具零件的返工率。虚拟实验技术可对整个模具在真实实验环境、实验条件、实验负荷下进行模拟实验，通过机构运动虚拟软件仿真其运动轨迹，预测产品的安全性、可靠性、经济性。
4.2逆向工程
4.2.1逆向工程的定义
逆向工程又名反向工程、反求工程，也可以叫做测量造型。在某种意义上讲，逆向工程就是以特定的方式完成一个实物模型的仿制工作。往往一件拟制作的产品没有原始设计图纸，而仅仅是一个产品样件或实物模型，它可能是一个鞋模、一个石膏样件或者是一个手工工艺品，现在要求复制变成产品。传统的复制方法是用立体雕刻机或仿形靠模铣床制作出1:1比例的模具，再进行批量生产。这是传统意义上的仿形制造，这种方法无法建立产品尺寸图纸，也无法做任何的外形修改，已逐渐为数字化逆向工程系统所取代。目前所称的逆向工程是针对现有工件（样品或模型）利用三坐标数字化测量仪准确、快速地将物体的三维坐标数据以数据点集的形式获取得到，在经过数据处理、构建曲面、编辑、修改后，传送至通常的CAD/CAM系统作进一步的设计，再由CAD/CAM系统生成刀具的NC加工轨迹传送至CNC机床制作所需模具，或者生成STL文件传送到快速成型机将样品模型制作出来，也可由CAD生成机械加工用的图纸，再由传统机床加工出产品零件，这一流程称为逆向工程。
4.2.2逆向工程技术在模具行业中的应用
模具工业中的逆向工程应用大致可分为以下几种情况：
（1）在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD 模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或C A D 模型。（2）某些难以直接用计算机进行三维几何设计的物体（如复杂的艺术造型、人体、动植物外形），目前常用黏土、木材或泡沫塑料进行初始外形设计，再通过逆向工程将实物模型转化为三维CAD 模型。（3）人们经常需要对已有的产品进行局部修改。在原始设计没有三维CAD模型的情况下，应用逆向工程技术建立CAD模型，再对CAD模型进行修改，这将大大缩短产品改型周期，提高生产效率。
（4）利用逆向工程技术可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的模具产品设计立于更高的起点，同时加速某些产品的国产化速度，在这方面逆向工程技术均起到不可替代的作用。
5.快速成型技术
5.1快速成型技术
5.1.1快速成型技术的定义
快速成形技术（RapidPrototyping，简称RP）是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术.是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，其基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层
片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。
5.1.2快速成型技术的特点
（1）快速性 通过STL格式文件，RPM系统几乎可以与所有的CAD造型系统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
（2）高度柔性 快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具,系统不作任何改变和调整即可完成不同类型的零件的加工制作,特别适合新品开发或单件小批量生。
（3）与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与其净体积有关。
（4）高度集成化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件，避免了数控加工的复杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时，CAPP这一瓶颈问题，从而实现高度自动化和程序化。
5.1.3快速成型技术应用对制造业的影响
快速响应市场是企业掌握市场机遇，在竞争中求得生存发展的重要保障。在这样的背景下发展起来的RP技术必将引起制造业的重大变革。
（1）RP技术在制造方式上具有革命性的突破
不同于传统成型加工方法，利用RP技术加工零件，不需要刀具和模具，而是利用光、热、电等手段，通过固化、烧结、聚合等作用，实现材料的堆积，并从液态、粉末态过渡到实体状态从而完成造型过程。
（2）RP技术优化了产品开发过程，是快速市场响应的重要保证
RP技术泛起后，实体造型、快速成型和3D数字化技术成为产品开发的主要因素。在开发过程中，不断对原型进行评价修改，而且这种评价不只限于面临着图样或计算机上的图形“指手划脚”，而是可以得到不同阶段的试件原型，并随时得到用户的反馈，及时更正每个阶段发现的错误。跟着产品开发过程的进行，结合不同阶段的设计内容和用户反馈，同步制作出试验原型。由此可见，RP技术为产品开发提供了一种“新柔性”，不仅缩短了开发周期，而且大大隆低了产品开发中失误的可能性。
（3）产品在设计阶段接受设计评估与校审
传统产品开发过程中，用户一般要等待5—6个月才能看到新产品的试件原型。利用RP技术，可以在很短的时间(几小时或几天)内精确地天生产品的原型。基于厂家和商家对RP原型的一致认同，很多制造厂家利用RP原型争夺产品订单。
（4）产品在设计阶段就可进行功能试验
RP技术使用新型光敏树脂材料等制成的试件原型具有足够的强度，可用于传热、流体力学等方面的试验，还可用于受载应力分布分析。
（5）可进行快速模具制造或成品制造
以RP原型作模心或模套，结合快速精铸、金属喷涂、粉末烧结或电极研磨等技术可以快速制造出企业出产所需要的模具或工装设备，其制造周期比数控加工缩短30%—40%以上，本钱却下降35%—45%。目前良多采用RP技术的公司并不单单是制作RP原型，而是将RP与RT技术结合，进行快速模具或成品制造。
6.绿色制造技术
6.1绿色制造技术概述
绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造模式是一个闭环系统，即原料－工业生产－产品使用－报废－二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。
6.2绿色制造技术的发展
（1）全球化
绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势，绿色制造的全球化特征体现在许多方面，随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的。
（2）集成化
绿色制造涉及到产品生命周期全过程，涉及到企业生产经营活动的各个方面，因而是一个复杂的系统工程问题。因此要真正有效地实施绿色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题。
（3）并行化
绿色设计今后仍将是绿色制造中的关键技术。绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程的的结合，从而形成一种新的产品设计和开发模式绿色并行工程。绿色并行工程又称为绿色并行设计，是现代绿色产品设计和开发的新模式。它是一个系统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。
（4）产业化
绿色制造将导致一批新兴产业的形成。制造业不断研究、设计和开发各种绿色产品以取代传统的资源消耗和环境影响较大的产品，将使这方面的产业持续兴旺发。
结束语
模具先进制造技术种类繁多, 几乎大部分的先进制造技术都可以应用到模具制造中, 而且在不断发展之中, 在此不可能尽数概述。随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。
参考文献
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9
东 北 大 学
研 究 生 考 试 试 卷
考试科目： 模具设计及UG的二次开发
课程编号：
阅 卷 人：
考试日期：
姓 名： 陈 勇
学 号： 1170071
注 意 事 项
1．考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚
2．字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁
3．交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交
东北大学研究生院
目录
模具现代制造技术综述 ......................................................... 1
1.我国的模具发展趋势 ......................................................... 1
2.现代模具制造数控加工技术 ................................................... 2
2.1高速铣削技术 ........................................................... 2
2.2高速加工的关键技术 ..................................................... 2
2.3数控机床技术 ........................................................... 2
2.4刀具技术 ............................................................... 2
2.5数控编程技术 ........................................................... 2
3.现代模具制造技术中的CAD和CAM技术 ......................................... 3
3.1国内外模具CAD/CAM发展概况 ............................................. 3
3.1.1国外模具CAD/CAM技术的发展概况 ....................................... 3
3.1.2国内模具CAD/CAM技术的发展概况 ....................................... 3
3.2模具CAD/CAM技术关键 ................................................... 3
3.3模具CAD/CAM技术的特点 ................................................. 3
3.3.1虚拟建模能力 ......................................................... 3
3.3.2标准化 ............................................................... 3
3.3.3设计准则 ............................................................. 3
3.3.4柔性 ................................................................. 4
3.4模具CAD/CAM技术的优越性 ............................................... 4
3.5模具CAD/CAM技术的发展趋势 ............................................. 4
3.6我国模具CAD/CAE/CAM技术与国外先进模具行业的差距 ....................... 5
4.模具的虚拟制造技术和逆向工程 ............................................... 5
4.1虚拟制造技术(VM) ....................................................... 5
4.1.1何谓虚拟制造 ......................................................... 5
4.1.2虚拟制造技术在模具工业中的应用 ....................................... 5
4.2逆向工程 ............................................................... 6
4.2.1逆向工程的定义 ....................................................... 6
4.2.2逆向工程技术在模具行业中的应用 ....................................... 6
5.快速成型技术 ............................................................... 6
5.1快速成型技术 ........................................................... 6
5.1.1快速成型技术的定义 ................................................... 6
5.1.2快速成型技术的特点 ................................................... 7
5.1.3快速成型技术应用对制造业的影响 ....................................... 7
6.绿色制造技术 ............................................................... 7
6.1绿色制造技术概述 ....................................................... 7
6.2绿色制造技术的发展 ..................................................... 8
结束语 ...................................................................... 8
参考文献..................................................................... 8
模具现代制造技术综述
1.我国的模具发展趋势
目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术它集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。 在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。中外合资和外商独资的模具企业多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。 虽然近些年我国模具设计制造技术在不断进步，但是和欧美、日本等模具制造强国比起来我们还有很大差距，认清现实不断学习先进技术我们才能进步。
本文主要介绍国内外模具制造加工领域的先进生产制造技术及发展趋势。
2.现代模具制造数控加工技术
2.1高速铣削技术
与传统数控加工方法相比较,使用高速加工方法可以确保产品的加工精度和表面质量,同时减少刀具磨损,提高刀具的使用寿命。高速加工方法具有传统数控加工方法所无法比拟的优点。使用高速加工新工艺省去了传统数控加工工艺中电极加工和模具研磨的时间,节省了加工时间,提高了产品的加工效率。研究证明对于复杂程度一般的模具,加工时间可减少30 %甚至更多。随着市场经济的不断发展，产品的研制周期不断缩短,外形曲面也越来越复杂,使用模具的传统数控加工方法已很难满足其需要。模具加工的前沿技术—高速加工为解决这一难题创造了条件。高速加工（High Speed Machining）是当前模具加工的前沿技术，最早应用于航空航天行业。一台具有高速加工功能的数控机床的价格比一台普通数控机床大约高30%—50%，而其效率却是后者的3倍，这使得高速加工数控机床在模具制造行业普及和推广成为可能。CAD 技术的普及极大地提高了产品的设计效率，目前产品的设计制造周期主要取决于模具的研制时间。当需要研制的模具形状复杂，材料硬度又较高时，利用高速加工方法，既可确保产品的表面质量和加工精度，减少刀具磨损，提高刀具的使用寿命，又可缩短加工时间，因此研究高速加工对于提高产品的加工效率，发展数控加工技术具有十分重要的意义。
2.2高速加工的关键技术
数控加工的三大要素是：(1) 机床；（2）刀具；(3) 编程。若想将高速加工技术真正地应用于模具加工，三大要素必须同时兼顾，缺一不可，令人可喜的是，目前机床、刀具和编程三大技术发展迅速，使得高速加工能够真正地应用到数控加工中，提高了产品的加工效率。高速加工的关键技术就是：(1) 数控机床技术；(2) 刀具技术；(3) 数控编程技术。
2.3数控机床技术
什么样的数控机床能满足高速加工的需求？
一般认为：
（1）主轴转速S≥15000rpm的数控机床，目前，生产数控机床的Makino、Siemens等公司都生产出具有高速加工能力的数控加工中心。那么，究竟多大的速度和加速度才能算是高速加工呢？
Ⅰ 主轴速度必须大于15000rpm，甚至大于50000rpm，主要取决于要加工的零件；Ⅱ 若要取得与传统加工同样的加工精度，进给速度至少为5m/min；Ⅲ 对于典型的应用，加速度应大于1g。
2.4刀具技术
在同样的时间里，采用高速加工技术，小直径的刀具将会做更多的工作，包括粗加工和精加工，安装一把刀具，用高速加工技术既可完成粗加工和精加工操作，省去许多费钱又耗时的手工操作，又可获得高精度高质量的产品。选择高速加工刀具时应注意如下几点：
(1) 刀具速度一定要位于刀具制造公司提供的表格中，不要太大。极限数据往往不安全；
(2) 根据被加工材料的硬度选择刀具，特别是加工硬度较高的有色金属时，需选择适合高速加工的硬质合金刀具；
(3) 由于高速加工的速度很快，因此一定要注意刀具夹持问题，从而保证刀具旋转时具有足够的平衡度，否则振动过大，不仅会影响刀具的使用寿命，还会影响产品的表面质量和加工精度。
2.5数控编程技术
高速加工作为模具加工的前沿技术，其加工的产品主要是采用先进的CAD技术进行建模 ，因此其数控编程技术也是采用CAM技术进行。下面我们将对模具制造技术的第二个问题也就是现代模具制造技术中的CAD和CAM技术进行讨论。
3.现代模具制造技术中的CAD和CAM技术
3.1国内外模具CAD/CAM发展概况
3.1.1国外模具CAD/CAM技术的发展概况
国外发达国家模具CAD/CAM技术的研究始于20世纪50年代末，60—70年代，出现了面向中小企业的CAD/CAM的商品软件，80年代，CAD/CAM系统开始出现，进入90 年代后，国外CAD/CAM技术向着更高的阶梯迈进。
3.1.2国内模具CAD/CAM技术的发展概况
我国模具CAD/CAM的研究与开发始于20世纪70 年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80 年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。近年来，相关的科研机构采用不同的方法相继开发了行业内适用的标准件系统，减轻了重复劳动，提高了工作效率。
3.2模具CAD/CAM技术关键
模具CAD/CAM技术的关键就是CAD/CAE/CAPP/CAM技术的集成，建立CAD/CAE/CAPP/CAM范围内相对统一的、基于特征的产品定义模型，并以此模型为基础，运用产品数据交换技术，实现CAD、CAE、CAPP和CAM间的数据交换与共享。
3.3模具CAD/CAM技术的特点
3.3.1虚拟建模能力
模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。模具设计中因为模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这就要求模具CAD系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。否则，就无法输入关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制NC加工程序，计算刀具轨迹，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造型是模具CAD/CAM中的一个重要问题。
3.3.2标准化
标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。对于同一产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具CAD，减少数据的存储量，在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构，在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少数工作零件。
3.3.3设计准则
设计准则的处理是模具CAD中的一个重要问题。人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数表和线图进行恰当的处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计算机程序无法采用，需要深入研究，总结出
便于使用的定量的设计准则。有些经验准则难以程序化或公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用。
3.3.4柔性
模具CAD/CAM系统应具有充分的柔性。模具的结构随产品的不同而变化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具CAD/CAM系统具有充分的柔性，即可以根据不同产品的特点和生产条件，灵活地作出抉择，方便地修改设计。
3.4模具CAD/CAM技术的优越性
模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和广泛应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。其优点主要表现在以下几方面：
（1）模具CAD/CAM可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化。
（2）模具CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。例如，采用冲裁模CAD/CAM系统设计制造模具，比传统方法提高效率2-5倍。由于模具质量提高，可靠性增加，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短。
（3）模具CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样可使材料利用率提高5%-7%。采用CAM可加工传统方法难以加工的复杂模具型面，可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM的经济效益有些可以估算，有些则难以估算。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力。
（4）模具CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
（5）随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM一体化技术可以大大增加模具的可靠性，减少甚至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率。
3.5模具CAD/CAM技术的发展趋势
随着电子、信息等高新技术的迅猛发展，模具CAD/CAM技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
3.5.1模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高
随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM 技术的重要性被模具界广泛认可， 近几年来CAD/CAM 开发商投入了很大的人力和物力， 将通用CAD/CAM 系统改造为模具行业专用的CAD ／CAM 系统，针对各类模具的特点，推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统，受到了广大模具工作者的好评。
3.5.2模具CAD/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化发展
随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈， 模具界对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE 分析、模具可制造性评价
和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。面向制造、基于知识的智能化功能成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。因此，模具CAD/CAM技术的集成化、三维化、智能化和网络化是目前的一个重要发展方向。
3.5.3基于知识工程的设计技术
产品设计制造开发系统是以设计制造过程的建模为核心内容的， 在产品零部件的设计过程中，同时要进行影响产品和零部件性能的成形过程的建模及仿真。它不仅提供产品零部件的可制造性评估，还可提供产品零部件的性能预测，注塑成形过程模拟、板料冲压成形模拟系统的应用充分说明了这一优势。在现有的研究中，基于CAE的成形工艺优化主要是采用数值分析的方法。但是由于成形工艺本身的特点很难给出连续和规则的优化求解空间。并且，数值分析方法还存在计算量大、效率低、优化目标单一等缺点，这在很大程度上影响了CAE 技术的普及。知识工程的方法和技术是解决数值分析固有不足的有效途径。20 世纪90 年代以来，知识工程的研究异常活跃，相关的方法与技术层出不穷，随着知识工程研究的深入与扩展，通过建立包括产生式规则、实例、样本等集成多知识表达方式的知识库和规则推理(RBR)、实例推理(CBR)、人工神经网络(ANN)等集成多处理方式的多智能主体， 建立全面支持CAE 应用过程的智能化系统， 应用人工智能与专家系统技术在数值分析结果的基础上自动对成形方案进行分析和评价， 并提出方案的优化建议，是当前材料科学与制造科学的前沿。
3.6我国模具CAD/CAE/CAM技术与国外先进模具行业的差距
我国模具CAD/CAE/CAM技术近十年来取得了长足的进步。我国模具行业已广泛采用了CAD/CAE/CAM技术，在应用中取得了显著效益。其中最大的技术进步无疑是三维CAD方面的深入应用。一汽模具、天汽模、东风模具、福田潍坊模具等企业的的三维CAD普及率很高。其他骨干企业正在加快进行二维CAD到三维CAD的过渡。 但与国外发达国家相比，我国模具CAD/CAE/CAM技术水平尚低，差距较大,主要表现在：CAD/CAE/CAM软件开发进度和水平低。目前三维CAD/CAM软件的核心技术仍掌握在欧美日等发达国家手中，中国的三维CAD/CAM市场几乎被国外产品垄断。每年中国制造企业采购三维CAD/CAM软件的金额高达几十亿元。 CAM/CAE的发展跟不上CAD。在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，我们才刚刚起步，大多还处于试用阶段；在应用CAM技术制造模具方面，由于缺乏先进适用的制造装备，制造工艺水平不高，加工精度与国外先进水平相比还有很大的差距。 整体CAD/CAE/CAM应用水平低。目前，较有规模的模具企业都已采图，三维设计的应用尚处在开始阶段，数控加工在模具制造中所占比例仍然较低，与国外先进水平相比，还有相当大的差距。CAE在我国模具行业的应用还不普遍。CAD/CAE/CAM缺乏知识的集成。在目前的注射模设计行业，这些知识主要以经验的形式由资深设计工程师所掌握，随着他们的退休与流失必将造成企业核心技术的流失。在国外已广泛应用知识型CAD/CAM系统。
4.模具的虚拟制造技术和逆向工程
4.1虚拟制造技术(VM)
4.1.1何谓虚拟制造
虚拟制造是新产品及其制造系统开发的一种哲理和方法论，它强调在实际投入原材料与产品实现过程之前，完成产品设计与制造过程的相关分析，以保证制造实施的可行性。虚拟制造技术是基于产品模型、计算机仿真技术、可视化技术及虚拟现实技术，在计算机内完成产品的制造、装配等制造活动的制造技术。
4.1.2虚拟制造技术在模具工业中的应用
在模具设计阶段，应用虚拟设计技术，在计算机中完成整体及零部件的概念设计、造型设计、总体布局设计和结构设计等，同时对其刚度、强度、固有频率、动态响应及疲劳使用寿命等性能进行模拟分析，以便在设计阶段就发现问题并有针对性地解决有关问题。使用虚拟装配技术，能避免传统装配方式常存在的装配干涉或装配不到位现象，可以方便地修改并重新生成零部件模型，从而大大降低了模具零件的返工率。虚拟实验技术可对整个模具在真实实验环境、实验条件、实验负荷下进行模拟实验，通过机构运动虚拟软件仿真其运动轨迹，预测产品的安全性、可靠性、经济性。
4.2逆向工程
4.2.1逆向工程的定义
逆向工程又名反向工程、反求工程，也可以叫做测量造型。在某种意义上讲，逆向工程就是以特定的方式完成一个实物模型的仿制工作。往往一件拟制作的产品没有原始设计图纸，而仅仅是一个产品样件或实物模型，它可能是一个鞋模、一个石膏样件或者是一个手工工艺品，现在要求复制变成产品。传统的复制方法是用立体雕刻机或仿形靠模铣床制作出1:1比例的模具，再进行批量生产。这是传统意义上的仿形制造，这种方法无法建立产品尺寸图纸，也无法做任何的外形修改，已逐渐为数字化逆向工程系统所取代。目前所称的逆向工程是针对现有工件（样品或模型）利用三坐标数字化测量仪准确、快速地将物体的三维坐标数据以数据点集的形式获取得到，在经过数据处理、构建曲面、编辑、修改后，传送至通常的CAD/CAM系统作进一步的设计，再由CAD/CAM系统生成刀具的NC加工轨迹传送至CNC机床制作所需模具，或者生成STL文件传送到快速成型机将样品模型制作出来，也可由CAD生成机械加工用的图纸，再由传统机床加工出产品零件，这一流程称为逆向工程。
4.2.2逆向工程技术在模具行业中的应用
模具工业中的逆向工程应用大致可分为以下几种情况：
（1）在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD 模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或C A D 模型。（2）某些难以直接用计算机进行三维几何设计的物体（如复杂的艺术造型、人体、动植物外形），目前常用黏土、木材或泡沫塑料进行初始外形设计，再通过逆向工程将实物模型转化为三维CAD 模型。（3）人们经常需要对已有的产品进行局部修改。在原始设计没有三维CAD模型的情况下，应用逆向工程技术建立CAD模型，再对CAD模型进行修改，这将大大缩短产品改型周期，提高生产效率。
（4）利用逆向工程技术可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的模具产品设计立于更高的起点，同时加速某些产品的国产化速度，在这方面逆向工程技术均起到不可替代的作用。
5.快速成型技术
5.1快速成型技术
5.1.1快速成型技术的定义
快速成形技术（RapidPrototyping，简称RP）是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术.是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，其基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层
片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。
5.1.2快速成型技术的特点
（1）快速性 通过STL格式文件，RPM系统几乎可以与所有的CAD造型系统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
（2）高度柔性 快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具,系统不作任何改变和调整即可完成不同类型的零件的加工制作,特别适合新品开发或单件小批量生。
（3）与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与其净体积有关。
（4）高度集成化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件，避免了数控加工的复杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时，CAPP这一瓶颈问题，从而实现高度自动化和程序化。
5.1.3快速成型技术应用对制造业的影响
快速响应市场是企业掌握市场机遇，在竞争中求得生存发展的重要保障。在这样的背景下发展起来的RP技术必将引起制造业的重大变革。
（1）RP技术在制造方式上具有革命性的突破
不同于传统成型加工方法，利用RP技术加工零件，不需要刀具和模具，而是利用光、热、电等手段，通过固化、烧结、聚合等作用，实现材料的堆积，并从液态、粉末态过渡到实体状态从而完成造型过程。
（2）RP技术优化了产品开发过程，是快速市场响应的重要保证
RP技术泛起后，实体造型、快速成型和3D数字化技术成为产品开发的主要因素。在开发过程中，不断对原型进行评价修改，而且这种评价不只限于面临着图样或计算机上的图形“指手划脚”，而是可以得到不同阶段的试件原型，并随时得到用户的反馈，及时更正每个阶段发现的错误。跟着产品开发过程的进行，结合不同阶段的设计内容和用户反馈，同步制作出试验原型。由此可见，RP技术为产品开发提供了一种“新柔性”，不仅缩短了开发周期，而且大大隆低了产品开发中失误的可能性。
（3）产品在设计阶段接受设计评估与校审
传统产品开发过程中，用户一般要等待5—6个月才能看到新产品的试件原型。利用RP技术，可以在很短的时间(几小时或几天)内精确地天生产品的原型。基于厂家和商家对RP原型的一致认同，很多制造厂家利用RP原型争夺产品订单。
（4）产品在设计阶段就可进行功能试验
RP技术使用新型光敏树脂材料等制成的试件原型具有足够的强度，可用于传热、流体力学等方面的试验，还可用于受载应力分布分析。
（5）可进行快速模具制造或成品制造
以RP原型作模心或模套，结合快速精铸、金属喷涂、粉末烧结或电极研磨等技术可以快速制造出企业出产所需要的模具或工装设备，其制造周期比数控加工缩短30%—40%以上，本钱却下降35%—45%。目前良多采用RP技术的公司并不单单是制作RP原型，而是将RP与RT技术结合，进行快速模具或成品制造。
6.绿色制造技术
6.1绿色制造技术概述
绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。绿色制造模式是一个闭环系统，即原料－工业生产－产品使用－报废－二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。
6.2绿色制造技术的发展
（1）全球化
绿色制造的研究和应用将愈来愈体现全球化的特征和趋势，绿色制造的全球化特征体现在许多方面，随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的。
（2）集成化
绿色制造涉及到产品生命周期全过程，涉及到企业生产经营活动的各个方面，因而是一个复杂的系统工程问题。因此要真正有效地实施绿色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题。
（3）并行化
绿色设计今后仍将是绿色制造中的关键技术。绿色设计今后的一个重要趋势就是与并行工程的的结合，从而形成一种新的产品设计和开发模式绿色并行工程。绿色并行工程又称为绿色并行设计，是现代绿色产品设计和开发的新模式。它是一个系统方法，以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。
（4）产业化
绿色制造将导致一批新兴产业的形成。制造业不断研究、设计和开发各种绿色产品以取代传统的资源消耗和环境影响较大的产品，将使这方面的产业持续兴旺发。
结束语
模具先进制造技术种类繁多, 几乎大部分的先进制造技术都可以应用到模具制造中, 而且在不断发展之中, 在此不可能尽数概述。随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。
参考文献
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