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数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用研究

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：张明

[导读] 摘要：数字化技术制造可精确预测和评价整个产品制造系统的各项指标，有效缩短设计时间、生产制造时间、模具的生产周期，积极发展与应用数字化技术是制造业企业提高核心竞争力的重要手段之一。

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        摘要：数字化技术制造可精确预测和评价整个产品制造系统的各项指标，有效缩短设计时间、生产制造时间、模具的生产周期，积极发展与应用数字化技术是制造业企业提高核心竞争力的重要手段之一。
        关键词：数字化技术；模具设计；模具制造
        1数字化技术应用于冲压模具设计与制造的优势
        1.1 增强加工的效率
        对冲压模具制造过程中，将数字化技术合理运用至生产期间，能大幅提升生产效率，特别对批量模具。该技术的运用，主要是将模具设计与制造的工艺，从传统机加工艺中转变出来，适应批量快速生产，保证质量。在冲压模具加工过程中，由于传统操作工艺过于单一，这种情况造成了员工实际进行操作过程中，时常会浪费材料，而且还会增加员工的工作量，生产的产品质量不符合相关规定，如若将产品运用至现代机械上，不仅无法真正做到百分百的切合，而且还会影响机械的生产与加工，这种工艺无疑会阻碍机械制造行业的发展。但是合理运用数字化技术，将模具的结构在三维空间中进行相应的加工与生产模拟，通过这样的加工方式，不仅能够让模具的外观更加整洁，而且还能保证产品的质量。这样对模具的加工方式，不仅能保证模具的精准性，还能保证所有模具的尺寸与质量。与此同时，还有效降低了因员工操作失误而导致模具出现瑕疵的情况发生。
        1.2减少装配损坏风险
        装配冲压模具主要有调整法、分组法、互换发、修配法四种方法。在模具加工中，每种装配方法都可灵活运用，而借助数字化技术，可使其应用更具合理性。在制造磨具时，合理规划装配顺序能够使磨具加工精准度得到有效提升，这也意味着在实际装配中，冲压磨具损坏率也会因此而下降。因此，企业在冲压模具设计与制造中合理使用数字化技术，可有效节约冲压模具制造成本，增强企业整体竞争力，提升整体经济效益，对企业长远发展具有积极影响。
        2数字化技术在冲压模型设计与制造期间的操作技术
        2.1快速设计技术
        传统对冲压模具设计与制造期间，一般情况下，技术人员运用的是CAD方式对模具进行设计，在此期间，设计人员对其进行操作过程中，过于依赖自身的工作经验，对于设计并没有进行深入研究，无法准确发现操作期间是否存在隐患，这样不仅不能提升工作效率，还会延长模型设计所需的时间，这对于模具的质量而言，会造成一定的影响。而数字化技术在模具设计期间应用，能够让当前诸多先进的操作技术，逐一展现在人们的面前。而UG/PROE软件也是众多操作技术的一种，这类软件不仅帮助相关的工作人员，将以上的问题有效地解决，还将生产效率进一步提升。而且这类软件能够帮助工作人员，将所有的零件以及各项数据，进行统一的分析、储存，还能根据不同客户对产品的需求，在大量的数据库中选择出最适合的模具，配备相应的组装流程等工作，从而帮助员工快速对冲压模具进行设计。
        2.2高速加工技术
        对冲压模具设计与制造期间，高速加工技术是数字化技术中的一种，传统的操作工艺都是在原有型面的基础之上进行相应的加工，这种加工方式不仅不能将生产效率提升，还有极大的可能降低生产效率。而近几年模具的需求量急剧增加，为了满足当前市场对模具的需求，就研发出高速加工技术，该技术不仅能够在型面进行加工，还能在其结构面进行相应的加工，在此期间，工作人员可以根据相关的数据参数，对其实现全面控制。高速加工技术主要是运用小切深的、高进给的方式，对模具的表面进行相应的加工，这样不仅能够保证其表面的光滑程度，还能在很大程度上保证产品的质量，而且相关的工作人员无须对产品进行过多的打磨与加工，就能够得到完整的产品，在很大程度上降低了员工的工作量。除此之外，高速加工技术可以使用小型刀具，对模具进行细微的调整，降低了对刀具的消耗，还能在很大程度上，减少企业的成本。

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        3数字化技术的具体应用
        3.1数字化管理体系的构建
        在冲压模具设计、制造中数字化技术可应用于各个环节，不仅可缩短设计制造周期，而且可切实提高产品质量。有效利用数字化技术的前提要素，就是构建完善的数字化管理体系，这样可以在一定程度上有效优化设计与制造流程，有助于实现管理数据、冲压模具知识共享，继而有效提升冲压模板制造工艺、设计技术的稳定性，使企业逐步形成核心的设计制造技术，有效防止制造工业和设计被模仿。
        3.2数字化技术在冲压模具设计中的应用
        电脑软件技术的不断升级与开发为CAD/CAM/CAE技术的应用与推广提供了良好的条件。目前我国制造业在CAD/CAM技术人才的培养方面投入了大量的人力物力，计算机技术与互联网技术也在全面融合发展，为CAE技术的应用与拓展提供了强大的保障，CAD/CAM/CAE技术也成为推广与普及模具制造技术的核心驱动力之一。通过CAD/CAM技术，工程师能运用计算机对模具制品的结构、产品成型工艺、模具的数控加工细节以及模具的加工成本等进行全面优化与设计，不仅大大提高了模具制品的质量与设计制作周期，更为模具设计与制造的后续发展提供了更大的空间。现代制造业的发展带来模具行业的快速增长，同时也加剧了模具CAD/CAM/CAE市场的竞争程度。在工艺设计方面，CAE技术在融入了数字化技术之后，模具的冲压自动或辅助实现了自动确定，因此能够快速确定坯料尺寸，生成拉延面，并自动展开修边线，且精度远远高于传统经验工艺效果。在技术分析方面，数字化技术对冲压成型的冲裁角度、拉延冲击划痕、凸模棱线偏移、成型面品质、模具成型力、模具压边力等各种加工参数进行更加全面、细致地分析与完善，分析所涉及的内容相比传统的CAE技术更加广泛与实用。
        3.3数字化技术在冲压模具生产中的应用
        数字化技术的融入不仅提高了模具设计水平和模具生产技术，还有效缩短了设计时间与生产制造时间，大大缩短了模具的生产周期。同时，由于数字化技术的高精度应用，也使得模具质量得到相应提高。近年来，计算机技术与计算机辅助技术等在模具设计与制造中的应用得到进一步扩展。从国内外汽车模具计算机辅助技术应用的成功经验来看，数字化模具生产技术的成就主要有：（1）在设计时就充分考虑模具的可制造性，从而更好地确保工艺设计与制造的成功；（2）智能化模具型面设计辅助技术得到很好的应用；（3）较好地解决了CAE辅助分析以及仿真冲压成形过程中的工艺缺陷问题；（4）全面实现3D模具结构设计；（5）CAPP、CAM以及CAT技术在模具制造中得到全面运用；（6）传统试模过程以及冲压生产过程中的普遍性问题得到了根本性解决。高速扫描技术的应用为建立模具扫描系统提供了技术条件，增加了模型研制的功能。目前，快速扫描系统已经可以直接安装在数控铣床或模具加工中心上，通过快速扫描系统可以实现快速自动采集与生成数据、各不同数控加工程序、不同格式的CAD数据等。
        4结束语
        综上所述，冲压模具设计与制造是一项较为复杂且系统的工作，为确保冲压模具的精度和质量达到规定要求，并且缩短设计制造周期，提高作业效率，应合理应用先进的数字化技术。未来，相关人员要加大对数字化技术的研究力度，加快开发新技术，从而为冲压模具的设计与制造提供更好的服务。
        参考文献：
        [1]刘波.基于智能制造的定位卡圈冲压模具设计[J].模具技术，2020（5）：33-37.
        [2]苏志伟.基于JSTAMP和Solidworks的前轮罩冲压模具设计[J].中国机械，2019（1）：14-15.
        [3]陶李.冲压模具设计和制造中的数字化技术应用研究［J］.山东工业技术，2017（12）：11.
        [4]肖乐.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用［J］.工业，2016（6）：201.