模具中的绿色制造技术应用

　　制造业是社会经济向前快速发展的重要支柱产业，制造业在将制造资源转化成产品以及随后产品的使用和废弃后的处理过程中，将会给生态环境带来不同程度的污染。对于制造业来说，未来所面临解决的重大问题是如何减少资源的消耗和尽可能少地产生环境污染。因而绿色制造应运而生，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。

　　模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品，是工业生产当中的基础工艺装备。它的生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。“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。因此，模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就要优先考虑模具产品的环境属性(模具的可拆卸性，可再次回收性等等)，然后再考虑原有应该考虑的模具产品应用的基本属性。总的来说，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、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段。

　　1．模具的绿色设计　　

　　模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的地位，这一步解决的好坏直接影响到最终利用模具加工产品的绿色生产问题。　　

　　1.1 模具材料的选择　　

　　绿色模具材料应是低能耗、低成本的材料，尤其是少污染的材料。是易加工和加工过程中无污染或少污染的材料，是易回收处理、可重复多次使用或可降解的材料。比如，可选择优质镜面模具钢加工型腔，辅之以良好的抛光手段，直接用不锈钢材料来加工防腐的模具，以替代表面处理的方式。另外除在材料上选用不锈钢来避免使用电镀外，也可采用镍磷镀替代电镀铬，因为镍磷镀在对氯化氢气体的防腐上要优于电镀铬，且前者对环境的危害也要小于后者。　　

　　1.2 延长寿命的模具设计　　

　　延长产品寿命是绿色制造的主要手段之一。对于冲压模具，如冲压闻隙值的合理选取，尽量压缩凸模工作部分长度，采用弹性卸料板，改进凸(凹)模的结构如采用一模多形、一形两用和拼装式模具来提高模具的利用率。对于注塑模具，如采用随形冷却水道可提高注塑精度和模具使用寿命；将模具型芯由整体结构改为镶拼式结构，可解决模具的变形问题，提高模具寿命。　　

　　1.3 模具的可拆卸性设计　　

　　模具可拆卸性对于模具绿色制造来说是很重要的。当模具在使用过程中部分零部件由于承受过大的摩擦与冲击磨损较大时，只需更换这部分零部件模具仍可使用。因而在设计初期就要考虑模具结构易于拆卸，维护方便，这样就便于在后续回收处理中再利用。因此，在模具设计时应尽可能选择通用结构，以便更换；在满足强度要求的前提下，尽量采用可拆卸联接(如螺纹联接)，不用焊接、铆接、胶接等；不用或少用过盈配合；采用组合模架。　　

　　1.4 模具设计的标准化、规范化、系列化　　

　　无论是锻造，冲压模还是塑料模，都有必要向标准化、规范化、系列化方向发展，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。模具设计向标准化、规范化、系列化方向发展，便于采用和购买模许多规格的标准模架及其它标准件，而这些模架及标准件又可由专门的厂家、企业通过社会化分工进行生产，从而使有限的资源得到优化配置。

　　2．模具的绿色制造工艺　　

　　在模具绿色制造过程中，采用绿色制造工艺也是实现模具绿色制造的一个重要环节，它是一种既能提高经济效益，又能同时减少环境影响的工艺技术。近来年，随着先进制造技术在模具行业的推广，模具行业也向着绿色制造工艺方向努力。目前，在模具行业中应用的较为典型的先进制造技术有：　　

　　2.1 快速原型制造　　

　　快速原型制造是一项集计算机、激光、数控及精密传动等技术于一体的先进制造技术，其在原理上突破了传统加工技术采用材料“去除”的原则，而采用材料“逐层堆积”的原理，能根据产品的CAD数据，快速地制造出具有一定结构和功能的原型，甚至产品，由此可有效地加快新产品的开发速度。而以RP＆M原型作母模来翻制模具的快速模具制造技术，进一步发挥了快速成型技术的优越性，可在短期内迅速推出满足用户需求的产品，大幅度降低新产品开发研制的成本和投资风险，缩短了新产品研制和投放市场的周期，在小批量，多品种、改型快的现代模具制造模式下具有强劲的发展势头。　　

　　2.2 虚拟制造技术　　

　　虚拟制造是对制造过程中的各个环节，包括产品的设计、加工、装配，乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模，形成一个可运行的虚拟制造环境，以专门的虚拟软件技术为支撑，借助高性能的硬件，在虚拟制造环境中生成数字化产品，实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验，从而缩短模具产品的设计与制造周期，降低开模的开发成本，提高快速响应市场变化的能力。　　

　　2.3 高速切削　　

　　高速切削在模具领域的应用主要是加工复杂曲面，其中高速铣削(也称为硬铣削，Hard Milling，HM)可以把复杂形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的模具完全可用高速铣削来代替电加工；对深腔小曲率半径的模具可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工，而电加工只作为精加工。这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗，这对保护环境的贡献足不言而喻的。　　

　　3．模具的绿色包装　　

　　模具的绿色包装主要包括三个方面的内容：模具包装材料的选择，模具包装结构和模具包装材料的回收。具体来讲，第一方面就是在模具远程配送过程中，在不影响包装强度的前提下尽可能使用一些常见的木制材料(如合成板)，这是由于模具产品不同于其他一些精制产品，它不太注重产品的外包装精美问题，只关心产品的内在保护质量。第二方面就是要合理设计包装箱内部结构，从而简化包装复杂度。即多个零件尽量在一个包装箱中放置。第三方面就是要在包装箱上注明包装材料的可回收性标志及回收处理方式。　　

　　4．模具的绿色回收、再处理　　

　　由于新产品的不断开发以及产品更新换代的步伐不断加快，旧产品模具必将被逐一淘汰。如何对废弃模具进行回收处理，这是目前一直困扰模具行业无法得到解决的问题。提出模具绿色制造问题，很大一部分原因就是要有效地解决这个问题。如果模具在设计和制造阶段就采用了绿色概念，则后续的回收处理就比较简单，即只需根据模具的具体磨损情况，有针对性地进行拆卸，取其可用部分，进行适当修护加工，就可应用到新模具产品上，而剩余部分则可作废料处理。　　

　　5．结语　　

　　绿色制造能使产品生命周期内的环境影响达到最小，并能充分合理地利用资源，是人类社会得以可持续发展的主要因素之一。模具设计和先进制造技术与绿色制造的有机结合是模具工业的发展必然，并将大大加快模具行业前进的步伐，真正实现高质量、少污染，短周期和低成本的目标。

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