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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 1 頁 共 11 頁 1 模具的歷史發(fā)展 David O Kazmer Injection mold design engineering Hanser Gardner Publications 2007 模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造 但其大規(guī)模使用卻是隨著 現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的 19 世紀(jì) 隨著軍火工業(yè) 槍炮的彈殼 鐘表工業(yè) 無線電工業(yè)的發(fā)展 沖模得到 廣泛使用 二次大戰(zhàn)后 隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 它又成了大量生產(chǎn)家用電器 汽 車 電子儀器 照相機(jī) 鐘表等零件的最佳方式 從世界范圍看 當(dāng)時(shí)美國的沖壓技 術(shù)走在前列 許多模具先進(jìn)技術(shù) 如簡易模具 高效率模具 高壽命模具和沖壓自 動(dòng)化技術(shù)等 其大多起源于美國 而瑞士的精沖 德國的冷擠壓技術(shù) 蘇聯(lián)對(duì)塑性加 工的研究也處于世界先進(jìn)行列 50 年代 模具行業(yè)工作重點(diǎn)是根據(jù)用戶的要求 制作 能滿足產(chǎn)品要求的模具 模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn) 參考已有圖紙和感性認(rèn)識(shí) 對(duì)所設(shè)計(jì)模 具零件的機(jī)能缺乏真切了解 從 1955 年到 1965 年 是沖壓工業(yè)的探索和開發(fā)時(shí)代 對(duì)模具主要零部件的機(jī)能和受力狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分橋 并把這些知識(shí)不斷應(yīng)用于現(xiàn) 場實(shí)際 使得沖壓技術(shù)在各方面有飛躍的發(fā)展 其結(jié)果是總結(jié)出了模具的設(shè)計(jì)原則 并使得壓力機(jī)械 沖壓材料 加工方法 模具結(jié)構(gòu) 模具材料 模具制造方法 自動(dòng) 化裝置等領(lǐng)域更新?lián)Q代 并向?qū)嵱没姆较蚯斑M(jìn) 從而使沖壓加工進(jìn)入生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品 的第一階段 進(jìn)入 70 年代 模具進(jìn)入高速化 機(jī)械化 精密化 安全化發(fā)展的第二階段 在這 個(gè)過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率 高壽命 高精度 多功能的自動(dòng)化模具 其代表是多 個(gè)工位的級(jí)進(jìn)模和十幾個(gè)工位的多工位傳遞模 在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工 位又有多滑塊成形工位的壓力機(jī) 彎曲機(jī) 在此期間 日本站到了世界最前列 其 模具加工精度進(jìn)入了微米級(jí) 模具壽命 合金鋼制造的模具達(dá)到了幾千萬次 硬質(zhì)合 金鋼制造的模具達(dá)到了幾億次 在沖壓模具中 每分鐘沖壓次數(shù) 小型壓力機(jī)通常為 200 至 300 次 最高為 1200 次至 1500 次 在此期間 為了適應(yīng)產(chǎn)品更新快 用期短 如汽車改型 玩具翻新等 的需要 各種經(jīng)濟(jì)型模具 如鋅鉻合金模具 聚氨酯橡膠 模具 鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展 從 70 年代中期至今可以說是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 輔助制造技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代 隨 著模具加工精度與復(fù)雜性不斷提高 生產(chǎn)周期不斷加快 模具業(yè)對(duì)設(shè)備和人員素質(zhì)的 要求也不斷提高 依靠普通加工設(shè)備 憑經(jīng)驗(yàn)和手藝越來越不能滿足模具生產(chǎn)的需要 90 年代以來 機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)緊密結(jié)合 發(fā)展了 NC 機(jī)床 如數(shù)控線切割機(jī)床 數(shù) 控電火花機(jī)床 數(shù)控銑床 數(shù)控坐標(biāo)磨床等 進(jìn)而出現(xiàn)了采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 控制的 CNC 機(jī)床 提高了數(shù)控機(jī)床的使用效率和范圍 近年來又發(fā)展出由一臺(tái)計(jì)算機(jī) 以分時(shí)的方式直接管理和控制一群數(shù)控機(jī)床的 NNC 系統(tǒng) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 2 頁 共 11 頁 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)也逐步進(jìn)入模具生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域 包括設(shè)計(jì) 制 造 管理等 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)預(yù)測 到 2000 年 作為設(shè)計(jì)和制造之間聯(lián)系手段的圖 紙將失去其主要作用 模具自動(dòng)設(shè)計(jì)的最根本點(diǎn)是必須確立模具零件標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 要擺脫過去以人的思考判斷和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為中心所組成的設(shè)計(jì)方法 就必須把過去的經(jīng) 驗(yàn)和思考方法 進(jìn)行系列化 數(shù)值化 數(shù)式化 作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中 因?yàn)?模具構(gòu)成元件也干差萬別 要搞出一個(gè)能適應(yīng)各種零件的設(shè)計(jì)軟件幾乎不可能 但是 有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大 模具結(jié)構(gòu)有一定的規(guī)律 可總結(jié)歸納 為自動(dòng)設(shè)計(jì)提 供軟件 如日本某公司的 CDM 系統(tǒng)用于級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造 其中包括零件圖形輸入 毛坯展開 條料排樣 確定模板尺寸和標(biāo)準(zhǔn) 繪制裝配圖和零件圖 輸出 NC 程序 為 數(shù)控加工中心和線切割編程 等 所用時(shí)間由手工的 20 工時(shí)減少到 35 小時(shí) 從 80 年代初日本就將三維的 CAD CAM 系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具 目前 在實(shí)體件的掃描輸 入 圖線和數(shù)據(jù)輸入 幾何造形 顯示 繪圖 標(biāo)注以及對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)編程 產(chǎn)生效 控機(jī)床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達(dá)到較高水平 計(jì)算機(jī)仿真 CAE 技術(shù)也取得 了一定成果 在高層次上 CAD CAM CAE 集成的 即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的 可以互相直接傳 輸信息 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 目前 國外僅有少數(shù)廠家能夠做到 2 沖壓 沖壓是通過模具使板材產(chǎn)生塑性變形而獲得成品零件的一種成形工藝方法 由于 沖壓通常在冷態(tài)下進(jìn)行 因此也稱冷沖壓 只有當(dāng)板材厚度超過 8 100 毫米時(shí) 才采 用熱沖壓 沖壓加工的原材料一般為板材或帶材 故也稱板材沖壓 某些非金屬板材 如膠木板 云母片 石棉 皮革等 亦可采用沖壓成形工藝進(jìn)行加工 沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中 尤其在汽車 儀表 軍工 家用電器等工業(yè) 中占有極其重要的地位 沖壓成形需研究工藝 設(shè)備和模具三類基本問題 板材沖壓具有下列特點(diǎn) 1 材料利用率高 2 可加工薄壁 形狀復(fù)雜的零件 3 沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性好 4 能獲得質(zhì)量輕而強(qiáng)度高 剛性好的零件 5 生產(chǎn)率高 操作簡單 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化 沖壓模具制造成本高 因此適合于大批量生產(chǎn) 對(duì)于小批量 多品種生產(chǎn)常采用 簡易沖模 同時(shí)引進(jìn)沖壓加工中心等新型設(shè)備 以滿足市場求新求變的需求 板材沖壓常用的金屬材料有低碳鋼 銅 鋁 鎂合金及高塑性的合金鋼等 如前 所述 材料形狀有板材和帶材 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 3 頁 共 11 頁 沖壓生產(chǎn)設(shè)備有剪床和沖床 剪床是用來將板材剪切成具有一定寬度的條料 以 供后續(xù)沖壓工序使用 沖床可用于剪切及成形 生產(chǎn)實(shí)踐中所采用的沖壓成形工藝方法有很多 具有多種形式和名稱 但其塑性 變形本質(zhì)是相同的 沖壓成形具有如下幾個(gè)非常突出的特點(diǎn) 1 垂直于板面方向的單位面積上的壓力 其數(shù)值不大便足以在板面方向上使板材 產(chǎn)生塑性變形 由于垂直于板面方向上的單位面積上壓力的數(shù)值遠(yuǎn)小于板面方向上的 內(nèi)應(yīng)力 所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似地當(dāng)作平面應(yīng)力狀態(tài)來處理 使其變形力 學(xué)的分析和工藝參數(shù)的計(jì)算等工作都得到很大的簡化 2 由于沖壓成形用的板材毛坯的相對(duì)厚度很小 在壓應(yīng)力作用下的抗失穩(wěn)能力也 很差 所以在沒有抗失穩(wěn)裝置 如壓邊圈等 的條件下 很難在自由狀態(tài)下順利地完成 沖壓成形過程 因此 以拉應(yīng)力作用為主的伸長類沖壓成形過程 多于以壓應(yīng)力作用 為主的壓縮類成形過程 3 沖壓成形時(shí) 板材毛坯內(nèi)應(yīng)力的數(shù)值等于或小于材料的屈服應(yīng)力 在這一點(diǎn)上 沖壓成形與體積成形的差別很大 因此 在沖壓成形時(shí)變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)中的靜水壓力 成分對(duì)成形極限與變形抗力的影響 已失去其在體積成形時(shí)的重要程度 有些情況下 甚至可以完全不予考慮 即使有必要考慮時(shí) 其處理方法也不相同 4 在沖壓成形時(shí) 模具對(duì)板材毛坯作用力所形成的約束作用較輕 不像體積成形 如模鍛等 是靠與制件形狀完全相同的型腔對(duì)毛坯進(jìn)行全面接觸而實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)制成形 在沖壓成形中 大多數(shù)情況下 板材毛坯都有某種程度的自由度 常常是只有一個(gè)表 面與模具接觸 甚至有時(shí)存在板材兩側(cè)表面都不與模具接觸的變形部分 在這種情況 下 這部分毛坯的變形是靠模具對(duì)其相鄰部分施加的外力實(shí)現(xiàn)其控制作用的 例如 球面和錐面零件成形時(shí)的懸空部分和管坯端部的卷邊成形等都屬這種情況 由于沖壓成形具有上述一些變形與力學(xué)方面的特點(diǎn) 致使沖壓技術(shù)也形成了一些 與體積成形不同的特點(diǎn) 1 由于不需要在板材毛坯的表面施加很大的單位壓力即可使其成形 所以在沖壓 技術(shù)中關(guān)于模具強(qiáng)度與剛度的研究并不十分重要 相反地卻發(fā)展了許多簡易模具技術(shù) 由于相同的原因 也促使靠氣體或液體壓力成形的工藝方法得以發(fā)展 2 因沖壓成形時(shí)的平面應(yīng)力狀態(tài)或更為單純的應(yīng)變狀態(tài) 與體積成形相比 當(dāng)前 對(duì)沖壓成形中毛坯的變形 力與電能參數(shù)方面的研究較為深人 有條件運(yùn)用合理的科 學(xué)方法進(jìn)行沖壓加工 借助于電子計(jì)算機(jī)與先進(jìn)的測試手段 在對(duì)板材性能與沖壓變 形參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量與分析的基礎(chǔ)上 實(shí)現(xiàn)沖壓過程智能化控制的研究工作也在開展 3 人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到?jīng)_壓成形與原材料有十分密切的關(guān)系 所以 對(duì)板材沖壓性能 即成形性與形狀穩(wěn)定性的研究 目前已成為沖壓技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容 對(duì)板材沖壓性 能的研究工作不僅是沖壓技術(shù)發(fā)展的需要 而且也促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 4 頁 共 11 頁 為其提高板材的質(zhì)量提供了一個(gè)可靠的基礎(chǔ)與依據(jù) 3 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于歷史原因形成的封閉式 大而全 的企業(yè)特征 我國大部分企業(yè)均設(shè)有模具 車間 處于本廠的配套地位 自 70 年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個(gè)概念 生產(chǎn)效率不高 經(jīng)濟(jì)效益較差 模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂 跨行業(yè) 投資密集 專業(yè) 化 商品化和技術(shù)管理水平都比較低 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠 產(chǎn)品廠配套的模具車間 分廠 近 17000 家 約 60 萬從業(yè)人員 年模具總產(chǎn)值達(dá) 200 億元人民幣 但是 我國模具工業(yè) 現(xiàn)有能力只能滿足需求量的 60 左右 還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 目前 國內(nèi) 需要的大型 精密 復(fù)雜和長壽命的模具還主要依靠進(jìn)口 據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì) 1997 年進(jìn)口 模具價(jià)值 6 3 億美元 這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具 1997 年出口模具僅為 7800 萬美元 目前我國模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力 是我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán) 節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸 3 1 模具工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀 按照中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分 我國模具基本分為 10 大類 其中 沖壓模和塑料成 型模兩大類占主要部分 按產(chǎn)值計(jì)算 目前我國沖壓模占 50 左右 塑料成形模約占 20 拉絲模 工具 約占 10 而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一 般占全部模具產(chǎn)值的 40 以上 我國沖壓模大多為簡單模 單工序模和符合模等 精沖模 精密多工位級(jí)進(jìn)模還為 數(shù)不多 模具平均壽命不足 100 萬次 模具最高壽命達(dá)到 1 億次以上 精度達(dá)到 3 5um 有 50 個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位 與國際上最高模具壽命 6 億次 平均模具壽命 5000 萬次相比 處于 80 年代中期國際先進(jìn)水平 我國的塑料成形模具設(shè)計(jì) 制作技術(shù)起步較晚 整體水平還較低 目前單型腔 簡單型腔的模具達(dá) 70 以上 仍占主導(dǎo)地位 一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模 多色 塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造 模具平均壽命約為 80 萬次左右 主要差距是模具 零件變形大 溢邊毛刺大 表面質(zhì)量差 模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重 模具排氣不暢和 型腔易損等 注射模精度已達(dá)到 5um 以下 最高壽命已突破 2000 萬次 型腔數(shù)量已超 過 100 腔 達(dá)到了 80 年代中期至 90 年代初期的國際先進(jìn)水平 3 2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊 懸殊較大 從總體上來講 與發(fā)達(dá)工業(yè)國 家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比 還有較大的差距 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 5 頁 共 11 頁 在采用 CAD CAM CAE CAPP 等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面 無論是應(yīng)用的廣泛性 還 是技術(shù)水平上都存在很大的差距 在應(yīng)用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面 僅有約 10 的模具在 設(shè)計(jì)中采用了 CAD 距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走 在應(yīng)用 CAE 進(jìn)行模具方案設(shè) 計(jì)和分析計(jì)算方面 也才剛剛起步 大多還處于試用和動(dòng)畫游戲階段 在應(yīng)用 CAM 技 術(shù)制造模具方面 一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備 二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備 包括近 10 多 年來引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備 或因計(jì)算機(jī)制式 IBM 微機(jī)及其兼容機(jī) HP 工作站等 不同 或因字節(jié)差異 運(yùn)算速度差異 抗電磁干擾能力差異等 聯(lián)網(wǎng)率較低 只有 5 左右的 模具制造設(shè)備近年來才開展這項(xiàng)工作 在應(yīng)用 CAPP 技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面 基本上處 于空白狀態(tài) 需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作 在模具共性工藝技術(shù) 如模具快速成 型技術(shù) 拋光技術(shù) 電鑄成型技術(shù) 表面處理技術(shù)等方面的 CAD CAM 技術(shù)應(yīng)用在我國 才剛起步 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā) 尚處于較低水平 需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累 我國大部分模具廠 車間的模具加工設(shè)備陳舊 在役期長 精度差 效率低 至今仍 在使用普通的鍛 車 銑 刨 鉆 磨設(shè)備加工模具 熱處理加工仍在使用鹽浴 箱 式爐 操作憑工人的經(jīng)驗(yàn) 設(shè)備簡陋 能耗高 設(shè)備更新速度緩慢 技術(shù)改造 技術(shù) 進(jìn)步力度不大 雖然近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備 但過于分散 或不配 套 利用率一般僅有 25 左右 設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮 缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì) 制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人 尤其缺乏知識(shí)面 寬 知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才 中國模具行業(yè)中的技術(shù)人員 只占從業(yè)人員的 8 12 左右 且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低 1980 年以前從業(yè)的技術(shù) 人員和技術(shù)工人知識(shí)老化 知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要 而 80 年代以后從業(yè)的人員 專業(yè)知識(shí) 經(jīng)驗(yàn)匱乏 動(dòng)手能力差 不安心 不愿學(xué)技術(shù) 近年來人才外流不僅造成 人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降 而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層 青黃不接 使得模具設(shè) 計(jì) 制造的技術(shù)水平難以提高 3 3 模具工業(yè)配套材料 標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 近 10 多年來 特別是 八五 以來 國家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所 大專院校和鋼鐵企業(yè) 研究和開發(fā)模具專用系列鋼種 模具專用硬質(zhì)合金及其他模具 加工的專用工具 輔助材料等 并有所推廣 但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定 缺乏必要的 試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù) 規(guī)格品種較少 大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺 口 在鋼材供應(yīng)上 解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾 尚未得到有 效的解決 另外 國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點(diǎn) 但因渠道不暢 技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高 外匯結(jié)算制度等因素的影響 目前推廣應(yīng)用不多 模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來雖有所推廣應(yīng)用 但未形成成熟的生產(chǎn)技 術(shù) 大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段 如模具表面涂層技術(shù) 模具表面熱處理技術(shù) 模具 導(dǎo)向副潤滑技術(shù) 模具型腔傳感技術(shù)及潤滑技術(shù) 模具去應(yīng)力技術(shù) 模具抗疲勞及防 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 6 頁 共 11 頁 腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力 走向商品化 一些關(guān)鍵 重要的技術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn) 權(quán)的保護(hù) 我國的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn) 80 年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn) 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件 的使用覆蓋面約占 20 從市場上能配到的也只有約 30 個(gè)品種 且僅限于中小規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn)凸凹模 熱流道元件等剛剛開始供應(yīng) 模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢 精度和質(zhì) 量也較差 3 4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 我國的模具工業(yè)相對(duì)較落后 至今仍不能稱其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè) 我國目前的模 具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類 專業(yè)模具廠 專業(yè)生產(chǎn)外供模具 產(chǎn)品廠的模具分廠或 車間 以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù) 三資企業(yè)的模具分廠 其組織模式與 專業(yè)模具廠相類似 以小而專為主 鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè) 與專業(yè)模具廠相類似 其中以第 一類數(shù)量最多 模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的 70 以上 我國的模具行業(yè)管理體制分散 目前 有 19 個(gè)大行業(yè)部門制造和使用模具 沒有統(tǒng)一管理的部門 僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng) 籌規(guī)劃 集中攻關(guān) 跨行業(yè) 跨部門管理困難很多 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn) 而我國技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí) 中 小型模具企業(yè)的投資得不到保證 包括產(chǎn)品廠的模具車間 分廠在內(nèi) 技術(shù)改造后不 能很快收回其投資 甚至負(fù)債累累 影響發(fā)展 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間 分廠 技術(shù)力量強(qiáng) 設(shè)備條件較好 生產(chǎn)的模具水平也較高 但設(shè)備利用率低 我國模具價(jià)格長期以來同其價(jià)值不協(xié)調(diào) 造成模具行業(yè) 自身經(jīng)濟(jì)效益小 社會(huì) 效益大 的現(xiàn)象 干模具的不如干模具標(biāo)準(zhǔn)件的 干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn) 的 干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的 之類不正?，F(xiàn)象存在 4 工程 工程這門科學(xué) 是運(yùn)用科學(xué) 數(shù)學(xué) 經(jīng)濟(jì) 社會(huì)和實(shí)用知識(shí)的總稱 常用于設(shè)計(jì) 和建造建筑物 機(jī)器 設(shè)備 系統(tǒng)等等 可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)對(duì)社會(huì)的需求提供解決方案 的專業(yè) 美國工程師專業(yè)發(fā)展理事會(huì) ECPD ABET 的前身 定義了 工程 為 創(chuàng)造性地運(yùn)用科學(xué)原理 設(shè)計(jì)或開發(fā)的結(jié)構(gòu) 機(jī)器 儀器或生產(chǎn)工藝 或單獨(dú)或 聯(lián)合的利用他們的產(chǎn)品 或建造或操作其設(shè)計(jì) 或預(yù)測其具體的操作條件下的行為 作為全方位的預(yù)定功能 是安全操作和經(jīng)濟(jì)學(xué)的生命和財(cái)產(chǎn) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 7 頁 共 11 頁 4 1 歷史 在維基詞典中查找工程 工程的概念已經(jīng)存在 解釋為制造 如滑輪 杠桿和車 輪等等古代人類發(fā)明的 這些發(fā)明每一方都與現(xiàn)代的工程定義相一致 利用基本力學(xué) 原理 開發(fā)有用的工具和對(duì)象 長期的工程技術(shù)本身有一個(gè)更近詞源 工程師 而它本身的歷史可以追溯到 1325 年 當(dāng)一個(gè) engine er 字面上看 一個(gè)經(jīng)營發(fā)動(dòng)機(jī) 原指 軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 現(xiàn) 在已經(jīng)過時(shí)了 一個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī) 指的是一個(gè)軍事機(jī)器 也就是說 在戰(zhàn)爭中使用的機(jī) 械武器 例如 一個(gè)投石器 過時(shí)的用法有存活至今例外 其中值得注意的是軍事工 程兵 例如 美國陸軍工程兵 這個(gè) engine er 本身更老的起源是 最終從拉丁語派生 ingenium 約 1250 意思是 生的素質(zhì) 特別是精神力量 后來 隨著橋梁和建筑技術(shù)學(xué)科成熟的平民建 筑設(shè)計(jì) 土木工程一詞進(jìn)入 以此來區(qū)分在這些非專業(yè)的軍事工程建設(shè) 并參與了這 些詞庫舊的軍事工程學(xué)科 4 2 古代時(shí)代 在亞歷山大燈塔 埃及金字塔 巴比倫的空中花園 雅典衛(wèi)城帕特農(nóng)神廟和希臘 羅馬渡槽 威盛阿皮亞和羅馬斗獸場 特奧蒂瓦坎的城市和瑪雅 印加和阿茲特克帝 國 中國的長城 其中許多東西能作為一個(gè)獨(dú)立的聰明才智和古代民事和軍事工程師 技能的證明 最早的土木工程師的美稱 是印和闐 左塞爾作為法老的官員之一 他可能在公 元前約 2630 至 2611 年于薩卡拉設(shè)計(jì)和監(jiān)督建造階梯金字塔 他可能也已為第一位的 建筑工程師 古希臘的發(fā)展無論在民用和軍事領(lǐng)域 都使用了安提凱希拉機(jī)制 第一個(gè)已知的 機(jī)械計(jì)算機(jī) 與阿基米德的機(jī)械的發(fā)明是早期機(jī)械工程的例子 阿基米德的發(fā)明以及 安提凱希拉機(jī)制的若干規(guī)定以及差行星齒輪傳動(dòng)裝置或更復(fù)雜的知識(shí) 兩機(jī)理論的主 要原則 幫助設(shè)計(jì)了工業(yè)革命的齒輪火車 今天仍然被廣泛地應(yīng)用于不同領(lǐng)域 如機(jī) 器人和汽車工程 中國 希臘和羅馬軍隊(duì) 如火炮是由希臘人圍繞公元前 4 世紀(jì)發(fā)明 中世紀(jì)弩和 投石車 投石機(jī)的復(fù)雜的軍事機(jī)器的發(fā)明和設(shè)計(jì)制造 4 3 文藝復(fù)興時(shí)代 第一個(gè)電氣工程師被認(rèn)為是 1600 年的 Magnete 對(duì) 電 的出版創(chuàng)始人威廉吉爾 伯特 第一臺(tái)蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī) 由機(jī)械工程師托馬斯薩弗里發(fā)明于 1698 年 此裝置的研 制牽扯到了在未來幾十年的工業(yè)革命 大規(guī)模生產(chǎn)的開始 隨著工程師這種職業(yè)的地位不斷上升 在十八世紀(jì) 這個(gè)詞的意義變得更加狹窄 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 8 頁 共 11 頁 其中應(yīng)用到數(shù)學(xué)和科學(xué)應(yīng)用到這些目標(biāo)的領(lǐng)域 同樣 軍事和民用工程機(jī)械工業(yè)也作 為已知的領(lǐng)域融入到了工程 4 4 現(xiàn)代時(shí)代 國際空間站是一個(gè)由多學(xué)科組成的現(xiàn)代工程技術(shù) 電氣工程可以在 1800 年追溯到亞歷山德羅伏 邁克爾法拉第 格奧爾格歐姆的實(shí) 驗(yàn) 他人和電動(dòng)機(jī)發(fā)明的實(shí)驗(yàn)起源于 1872 年 詹姆斯麥克斯韋和赫茲于 19 世紀(jì)的作 品引擴(kuò)寬了電子領(lǐng)域 在真空管和晶體管的發(fā)明 后來進(jìn)一步加速了電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展到 這樣的程度 目前電氣和電子工程師數(shù)量超過任何其他工程專業(yè)的同類 托馬斯薩弗里和蘇格蘭工程師瓦特的發(fā)明提升了現(xiàn)代機(jī)械工程 在工業(yè)革命的發(fā) 源地英國和海外發(fā)展的專業(yè)機(jī)器和他們的維修工具導(dǎo)致機(jī)械工程的快速增長 化學(xué)工程 像它的對(duì)手機(jī)械工程一樣在十九世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期發(fā)展 由 1880 年的 化學(xué)品的大規(guī)模生產(chǎn)的需要以及工業(yè)革命生產(chǎn)要求的新材料 新工藝 人民創(chuàng)建了一 個(gè)新的行業(yè) 致力于大規(guī)模開發(fā)化學(xué)品 化學(xué)工程師的角色是設(shè)計(jì)這些化學(xué)工廠和建 造 航空航天工程是一個(gè)更現(xiàn)代化的工程 擴(kuò)展了包括航天器設(shè)計(jì) 使其達(dá)到高度 它的起源可以追溯到大約在世紀(jì)之交的航空先驅(qū) 19 世紀(jì)末至 20 初 早期航空的工程 知識(shí) 主要是一些概念和其他部門的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn) 1863 年在耶魯大學(xué)應(yīng)用科學(xué)工程中的第一個(gè)博士在美國獲得前往威拉德吉布斯的 機(jī)會(huì) 他也是第二批博士在美國進(jìn)修 僅僅十年后 萊特兄弟成功的飛行 20 世紀(jì) 20 年代通過第一次世界大戰(zhàn)軍用飛機(jī)的發(fā)展 航空工業(yè)獲得廣泛發(fā)展 同時(shí) 提供基本 的背景研究 科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合 理論物理仍在繼續(xù) 1990 年 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的興起 師艾倫設(shè)計(jì)了第一個(gè)電腦工程 4 5 工程主要分公司 工程 就像其他科學(xué) 是一個(gè)廣泛的學(xué)科 通常分為幾個(gè)子學(xué)科 這些不同學(xué)科 的關(guān)注自己工作領(lǐng)域的工程 最初的工程師將在一個(gè)特定的學(xué)科培訓(xùn)在整個(gè)工程師的 生涯中 工程師有可能成為多學(xué)科 歷史上工程的主要分支分類如下 航天工程 飛機(jī) 航天器和相關(guān)主題的設(shè)計(jì) 化學(xué)工程 化工原理開發(fā)及大規(guī)模的化學(xué)過程 以及設(shè)計(jì)新的特殊材料和燃料 土木工程 設(shè)計(jì)以及公共和私人工程 如基礎(chǔ)設(shè)施 道路 鐵路 供水和水處理等 橋梁和建筑物的建設(shè) 電氣工程 一個(gè)非常廣泛的領(lǐng)域 可能包括設(shè)計(jì)和各種電器及電子系統(tǒng) 如電子線路 發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī) 電磁 機(jī)電設(shè)備 電子器件 電子電路 光纖 光電器件 計(jì)算機(jī)系 統(tǒng) 研究 電信和電子產(chǎn)品 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 9 頁 共 11 頁 機(jī)械工程 以物理 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 如發(fā)動(dòng)機(jī) 壓縮機(jī) 動(dòng)力系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)鏈 真空技 術(shù) 設(shè)備和振動(dòng)隔離設(shè)備的工程 有時(shí)新專業(yè)與傳統(tǒng)領(lǐng)域相結(jié)合 形成新的分支 一個(gè)新的或新興的應(yīng)用領(lǐng)域通常會(huì)暫 時(shí)被定義為一個(gè)置換或?qū)ΜF(xiàn)有學(xué)科的一個(gè)子集 往往有灰色地帶時(shí) 以一個(gè)給定的子 場變大或突出到足以作為一個(gè)新的 分支分類 出現(xiàn)這樣的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是重點(diǎn)大學(xué) 時(shí)開始在新的領(lǐng)域建立部門和方案 對(duì)于其中的每個(gè)領(lǐng)域存在著相當(dāng)多的重疊 尤其是在物理 化學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)應(yīng)用 到了自己的學(xué)科領(lǐng)域 4 6 方法 例如渦輪的設(shè)計(jì)需要從許多領(lǐng)域的工程師合作 因?yàn)橄到y(tǒng)是受機(jī)械 電磁和化學(xué) 過程 葉片 轉(zhuǎn)子和定子以及蒸汽循環(huán)都需要精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化 工程師運(yùn)用物理學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域找到合適的解決問題的方法并作出舉措改善現(xiàn) 狀 比以往任何時(shí)候 工程師們現(xiàn)在要求為他們?cè)O(shè)計(jì)項(xiàng)目有關(guān)的科學(xué)知識(shí)更豐富 因 此 他們?cè)谡麄€(gè)職業(yè)生涯的不斷學(xué)習(xí)新知識(shí) 工程師設(shè)計(jì)選擇不同的解決方案 如果有多個(gè)選項(xiàng)存在的利弊權(quán)衡的 必須選擇 出最符合要求的那一個(gè) 工程師的重要而獨(dú)特的任務(wù)就是將其識(shí)別 理解和解釋上的 設(shè)計(jì) 以便產(chǎn)生一個(gè)成功的設(shè)計(jì) 但它通常是不夠的 建立一個(gè)在技術(shù)上成功的產(chǎn)品 還必須滿足進(jìn)一步的要求并克服限制 限制可能包括可用資源有限 有想象力或技術(shù) 的限制 為今后的修改和補(bǔ)充的靈活性 以及諸如成本 安全性 市場化 生產(chǎn)能力 和可維護(hù)性要求的其他因素 通過了解的限制 工程師導(dǎo)出了在其中一個(gè)可行的物體 或系統(tǒng) 4 7 問題解決 工程師利用他們的科學(xué) 數(shù)學(xué)和相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 以尋找合適的解決方案的一個(gè) 問題 工程被認(rèn)為是應(yīng)用數(shù)學(xué)和科學(xué)的一個(gè)分支 建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型的一個(gè)問題讓 他們?nèi)シ治鏊?并測試可能的解決方案 一個(gè)問題通常存在多種合理的解決方案 因此工程師必須評(píng)估其優(yōu)劣 選擇不同 的設(shè)計(jì)選擇最佳的解決方案能滿足其需求 收集大量專利統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 以 低層次 工 程設(shè)計(jì)的核心 而在更高層次上做出最好的設(shè)計(jì) 消除矛盾 找出導(dǎo)致了問題的核心 工程師一般嘗試預(yù)測他們的設(shè)計(jì)有多好并發(fā)揮自己的所有能力后全面生產(chǎn) 他們 使用包括 原型 比例模型 模擬 破壞性試驗(yàn) 無損檢測 壓力試驗(yàn) 測試確保產(chǎn) 品將達(dá)到預(yù)期效果 作為專業(yè)工程師要有認(rèn)真對(duì)待設(shè)計(jì)產(chǎn)品的責(zé)任 并完成生產(chǎn)預(yù)期的設(shè)計(jì) 以免造 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 10 頁 共 11 頁 成意外傷害殃及市場 因此通常需要校核 包括工程師在其設(shè)計(jì)的安全系數(shù) 工程師 的設(shè)計(jì)需要更大的安全系數(shù) 以減少意外的失敗的風(fēng)險(xiǎn) 對(duì)不合格產(chǎn)品的研究被稱為法醫(yī)工程 并能通過幫助評(píng)估它的實(shí)際情況而設(shè)計(jì)的 產(chǎn)品設(shè)計(jì)師 例如橋梁工程 在橋梁坍塌后 應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析 找出橋梁坍塌的原因以 及造成災(zāi)害的損失 4 8 電腦使用 航天飛機(jī)在周圍的高速空氣中重返大氣層進(jìn)行流量計(jì)算機(jī)模擬 解決方案要求的 流量建模的流體流動(dòng)與傳熱方程的綜合影響進(jìn)行計(jì)算 這樣的計(jì)算只能依靠計(jì)算機(jī)的 使用 如同所有的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 計(jì)算機(jī)和軟件發(fā)揮著越來越重要的作用 以及典型的 商業(yè)應(yīng)用軟件也有計(jì)算機(jī)輔助申請(qǐng)數(shù)目 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) 專門用于工程 計(jì)算機(jī) 可用于生成基本物理過程 可以用數(shù)值方法解決模式 行業(yè)最廣泛使用的工具之一 是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD 軟件使工程師創(chuàng)建三維模 型 二維圖紙 繪制設(shè)計(jì)原理圖 民航處聯(lián)同數(shù)字樣機(jī) DMU 的和 CAE 如有限元分析 方法或分析元素軟件允許工程師創(chuàng)建的外觀設(shè)計(jì) 可以無需進(jìn)行昂貴且費(fèi)時(shí)的物理原 型的分析模型 這些讓產(chǎn)品和組件為缺陷檢查 評(píng)估適應(yīng)和組裝 研究人體工程學(xué) 并分析系統(tǒng)的靜態(tài) 和動(dòng)態(tài)的特征 如壓力 溫度 電磁輻射的電流和電壓 數(shù)字邏輯電平 流體流動(dòng)和 運(yùn)動(dòng)學(xué) 所有這些訪問和信息的發(fā)布是普遍組織了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件的使用 也有許 多工具支持 如電腦輔助制造 CAM 軟件工程任務(wù)的具體產(chǎn)生數(shù)控加工指令 生產(chǎn)工 程制造流程管理軟件的 EDA 印刷電路板 PCB 和電子工程師電路原理圖 維修申請(qǐng)維 修管理 民用工程 AEC 軟件 近年來 利用計(jì)算機(jī)軟件來輔助品開發(fā)已集體來被視為 產(chǎn)品生命周期管理 PLM 而聞名 4 9 社會(huì)背景 工程是一大課題 合作范圍從小型個(gè)人項(xiàng)目到大型國家企業(yè) 幾乎所有工程項(xiàng)目 都依賴于一些融資機(jī)構(gòu)類別 一個(gè)公司 一個(gè)投資者的集合 或者一個(gè)政府 工程的 最低限度是由少數(shù)種類的限制等問題是無償開放式設(shè)計(jì) 工程和工程 由于工程其本身的性質(zhì) 必然與社會(huì)和人的行為相接觸 每個(gè)工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品都將 影響到社會(huì) 工程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具 使環(huán)境 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)變化 它的應(yīng)用 帶來了很大的責(zé)任 許多工程協(xié)會(huì)建立了工作守則和道德守則 以指導(dǎo)廣大成員 并 告知公眾 工程項(xiàng)目可能會(huì)受到爭議 從不同的工程學(xué)科的例子包括核武器的發(fā)展 三峽大 壩的設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)型多用途車的使用和石油開采 對(duì)此 一些西方工程公司已制定嚴(yán)重 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 第 11 頁 共 11 頁 的企業(yè)和社會(huì)責(zé)任政策 工程是人類發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力 撒哈拉以南的非洲地區(qū) 許多國家僅有非常小的 工程能力 這導(dǎo)致很多重要基礎(chǔ)設(shè)施無法發(fā)展 僅靠外來援助 對(duì)千年發(fā)展目標(biāo)的實(shí) 現(xiàn)需要很多足夠的工程成就 發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施能力和可持續(xù)的技術(shù)發(fā)展 所有海外發(fā)展 和救濟(jì)的非政府組織作出的工程設(shè)計(jì)中 工程師大量使用適用于災(zāi)害和開發(fā)方案的解 決方案 一個(gè)慈善機(jī)構(gòu)的目標(biāo)是將良好的工程更好的服務(wù)于人類