綠色制造技術在模具中的應用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-10-17 08:59:24點擊率：

　　制造業(yè)是社會經濟向前快速發(fā)展的重要支柱產業(yè)，制造業(yè)在將制造資源轉化成產品以及隨后產品的使用和廢棄后的處理過程中，將會給生態(tài)環(huán)境帶來不同程度的污染。對于制造業(yè)來說，未來所面臨解決的重大問題是如何減少資源的消耗和盡可能少地產生環(huán)境污染。因而綠色制造應運而生，其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸，使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環(huán)境的負影響小，資源使用效率。

　　模具是制造業(yè)中使用量大、影響面廣的工具產品，是工業(yè)生產當中的基礎工藝裝備。它的生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。“綠色模具”不僅僅指在使用時對環(huán)境的影響小，還應是從制造到報廢的整個生命周期內對環(huán)境的破壞是小的。因此，模具的綠色制造設計要求設計者在構思階段就要優(yōu)先考慮模具產品的環(huán)境屬性(模具的可拆卸性，可再次回收性等等)，然后再考慮原有應該考慮的模具產品應用的基本屬性?？偟膩碚f，模具綠色制造的整個生命周期包括綠色設計，綠色制造，綠色包裝、綠色維護和綠色回收、再處理等階段。

　　1 模具的綠色設計

　　模具綠色設計對模具綠色制造有著非常重要的地位，這一步解決的好壞直接影響到終利用模具加工產品的綠色生產問題。

　　1.1 模具材料的選擇

　　綠色模具材料應是低能耗、低成本的材料，尤其是少污染的材料。是易加工和加工過程中無污染或少污染的材料，是易回收處理、可重復多次使用或可降解的材料。比如，可選擇優(yōu)質鏡面模具鋼加工型腔，輔之以良好的拋光手段，直接用不銹鋼材料來加工防腐的模具，以替代表面處理的方式。另外除在材料上選用不銹鋼來避免使用電鍍外，也可采用鎳磷鍍替代電鍍鉻，因為鎳磷鍍在對氯化qing氣體的防腐上要優(yōu)于電鍍鉻，且前者對環(huán)境的危害也要小于后者。

　　1.2 延長壽命的模具設計

　　延長產品壽命是綠色制造的主要手段之一。對于沖壓模具，如沖壓聞隙值的合理選取，盡量壓縮凸模工作部分長度，采用彈性卸料板，改進凸(凹)模的結構如采用一模多形、一形兩用和拼裝式模具來提高模具的利用率。對于注塑模具，如采用隨形冷卻水道可提高注塑精度和模具使用壽命;將模具型芯由整體結構改為鑲拼式結構，可解決模具的變形問題，提高模具壽命。

　　1.3 模具的可拆卸性設計

　　模具可拆卸性對于模具綠色制造來說是很重要的。當模具在使用過程中部分零部件由于承受過大的摩擦與沖擊磨損較大時，只需更換這部分零部件模具仍可使用。因而在設計初期就要考慮模具結構易于拆卸，維護方便，這樣就便于在后續(xù)回收處理中再利用。因此，在模具設計時應盡可能選擇通用結構，以便更換;在滿足強度要求的前提下，盡量采用可拆卸聯(lián)接(如螺紋聯(lián)接)，不用焊接、鉚接、膠接等;不用或少用過盈配合;采用組合模架。

　　1.4 模具設計的標準化、規(guī)范化、系列化

　　無論是鍛造，沖壓模還是塑料模，都有必要向標準化、規(guī)范化、系列化方向發(fā)展，模具標準化是組織模具專業(yè)化生產的前提，而模具的專業(yè)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。模具設計向標準化、規(guī)范化、系列化方向發(fā)展，便于采用和購買模許多規(guī)格的標準模架及其它標準件，而這些模架及標準件又可由專門的廠家、企業(yè)通過社會化分工進行生產，從而使有限的資源得到優(yōu)化配置。

　　2 模具的綠色制造工藝

　　在模具綠色制造過程中，采用綠色制造工藝也是實現(xiàn)模具綠色制造的一個重要環(huán)節(jié)，它是一種既能提高經濟效益，又能同時減少環(huán)境影響的工藝技術。近來年，隨著先進制造技術在模具行業(yè)的推廣，模具行業(yè)也向著綠色制造工藝方向努力。目前，在模具行業(yè)中應用的較為典型的先進制造技術有：

　　2.1 快速原型制造

　　快速原型制造是一項集計算機、激光、數(shù)控及精密傳動等技術于一體的先進制造技術，其在原理上突破了傳統(tǒng)加工技術采用材料“去除”的原則，而采用材料“逐層堆積”的原理，能根據(jù)產品的CAD數(shù)據(jù)，快速地制造出具有一定結構和功能的原型，甚至產品，由此可有效地加快新產品的開發(fā)速度。而以RP&M原型作母模來翻制模具的快速模具制造技術，進一步發(fā)揮了快速成型技術的優(yōu)越性，可在短期內迅速推出滿足用戶需求的產品，大幅度降低新產品開發(fā)研制的成本和投資風險，縮短了新產品研制和投放市場的周期，在小批量，多品種、改型快的現(xiàn)代模具制造模式下具有強勁的發(fā)展勢頭。

　　2.2 虛擬制造技術

　　虛擬制造是對制造過程中的各個環(huán)節(jié)，包括產品的設計、加工、裝配，乃至企業(yè)的生產組織管理與調度進行統(tǒng)一建模，形成一個可運行的虛擬制造環(huán)境，以專門的虛擬軟件技術為支撐，借助高性能的硬件，在虛擬制造環(huán)境中生成數(shù)字化產品，實現(xiàn)產品設計、性能分析、工藝決策、制造裝配和質量檢驗，從而縮短模具產品的設計與制造周期，降低開模的開發(fā)成本，提高快速響應市場變化的能力。

　　2.3 高速切削

　　高速切削在模具領域的應用主要是加工復雜曲面，其中高速銑削(也稱為硬銑削，Hard Milling，HM)可以把復雜形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、淺腔大曲率半徑的模具完全可用高速銑削來代替電加工;對深腔小曲率半徑的模具可用高速銑削加工作為粗加工和半精加工，而電加工只作為精加工。這樣可大大節(jié)約電火花和拋光的時間以及有關材料的消耗，這對保護環(huán)境的貢獻足不言而喻的。

　　3 模具的綠色包裝

　　模具的綠色包裝主要包括三個方面的內容：模具包裝材料的選擇，模具包裝結構和模具包裝材料的回收。具體來講，方面就是在模具遠程配送過程中，在不影響包裝強度的前提下盡可能使用一些常見的木制材料(如合成板)，這是由于模具產品不同于其他一些精制產品，它不太注重產品的外包裝精美問題，只關心產品的內在保護質量。第二方面就是要合理設計包裝箱內部結構，從而簡化包裝復雜度。即多個零件盡量在一個包裝箱中放置。第三方面就是要在包裝箱上注明包裝材料的可回收性標志及回收處理方式。

　　4 模具的綠色回收、再處理

　　由于新產品的不斷開發(fā)以及產品更新?lián)Q代的步伐不斷加快，舊產品模具必將被逐一淘汰。如何對廢棄模具進行回收處理，這是目前一直困擾模具行業(yè)無法得到解決的問題。提出模具綠色制造問題，很大一部分原因就是要有效地解決這個問題。如果模具在設計和制造階段就采用了綠色概念，則后續(xù)的回收處理就比較簡單，即只需根據(jù)模具的具體磨損情況，有針對性地進行拆卸，取其可用部分，進行適當修護加工，就可應用到新模具產品上，而剩余部分則可作廢料處理。

　　5 結語

　　綠色制造能使產品生命周期內的環(huán)境影響達到小，并能充分合理地利用資源，是人類社會得以可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。模具設計和先進制造技術與綠色制造的有機結合是模具工業(yè)的發(fā)展必然，并將大大加快模具行業(yè)前進的步伐，真正實現(xiàn)高質量、少污染，短周期和低成本的目標。

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