智能化技術(shù)在模具中的運用分析

秦歡

摘要：技術(shù)的創(chuàng)新，往往帶來產(chǎn)業(yè)的變革。模具制造業(yè)作為重要的基礎工業(yè)，其技術(shù)也深刻影響著汽車工業(yè)、電子信息、家電、建材及機械等行業(yè)的發(fā)展。而諸如高速銑削技術(shù)、先進成型技術(shù)、CAD/CAM智能化設計、3D打印技術(shù)、即時檢測技術(shù)、表面強化技術(shù)等先進的模具設計制造技術(shù)的創(chuàng)新和應用，則對模具制造行業(yè)意義深刻。然而，技術(shù)的升級換代，往往需要大量資金的投入。如何在成本和新技術(shù)應用之間達到平衡，則是我們模具制造企業(yè)非常關注的一點。

關鍵詞：模具制造;智能化技術(shù);運用

一、模具制造智能化現(xiàn)狀

模具作為材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，模具加工具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產(chǎn)、效益高等優(yōu)點，因而在汽車、能源、機械、電子、信息、航空航天工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應用。

在消費升級趨勢下，國內(nèi)機械、汽車、電子、電器等產(chǎn)品對生產(chǎn)過程所需模具提出了高品質(zhì)、低價格、快交貨的新的更高要求，模具行業(yè)在技術(shù)產(chǎn)品更高層次基礎上的突破，加大制造水平的研發(fā)投入，提高技術(shù)水平，提高技術(shù)產(chǎn)出，向著高精密化、自動化、智能化、新型化、融合化的方向發(fā)展，從而使得產(chǎn)品更精密、更經(jīng)濟，更多樣，滿足新的生產(chǎn)需要。

以自動化、智能化為例，自動化、智能化是提高效率的保障，隨著各種配合模具生產(chǎn)的自動化設備的普及，以及模具內(nèi)部標準件的智能化程度提升，模具生產(chǎn)的效率將越來越高，而且朝著更好更高層次發(fā)展。

二、模具智能化給模具技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)

（一）模具設計技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

智能模具中大量傳感器的應用，其位置如何確定、可靠性如何保證等給模具結(jié)構(gòu)設計增加了新的難點，智能控制系統(tǒng)以及復雜動作結(jié)構(gòu)模塊等設計元素的加入以及設計軟件水平的提升、各種數(shù)據(jù)庫的建立和積累都給模具設計技術(shù)帶來了極大的挑戰(zhàn)。

（二）模具制造技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

智能模具結(jié)構(gòu)上的改變和設計思想必須通過模具制造來實現(xiàn)，如傳感器的安裝實現(xiàn)、實時控制系統(tǒng)的有效性、復雜的動作模塊的制造實現(xiàn)乃至水、電、熱控制的精確實現(xiàn)等。另外，各種制造相關工藝數(shù)據(jù)庫是一個非常重要的技術(shù)支撐。

（三）模具仿真技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

模具仿真技術(shù)挑戰(zhàn)有2個方面：一方面是離線仿真問題，新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)以及新工藝都會導致仿真技術(shù)（模型）的發(fā)展，特別是大量的熱場、磁場以及光等物理和化學仿真的需求，把模具仿真技術(shù)和理論水平推到一個前所未有的高度。另一方面是模具實時的仿真與控制問題，即仿真軟件與模具結(jié)合，當模具成形生產(chǎn)過程出現(xiàn)偏差而控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫又不能給出相關調(diào)整指令時，必須根據(jù)實時仿真數(shù)據(jù)迅速給出指令建議，系統(tǒng)執(zhí)行，這樣就要求仿真系統(tǒng)發(fā)出的指令必須快而準確。

（四）模具成形基拙理論方面的挑戰(zhàn)

模具智能制造的實現(xiàn)，依賴于大量的數(shù)據(jù)庫和智能控制系統(tǒng)，而這種智能控制系統(tǒng)必須建立在大量成形經(jīng)驗積累和理論分析及其數(shù)學模型基礎之上，需要研究分析這些基礎成形理論和技術(shù)，才能實現(xiàn)模具智能制造的有效控制。

（五）模具成形工藝技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

模具智能化的核心是實現(xiàn)對模具成形工藝過程的智能化實時控制，即需要有很完備的成形工藝控制軟件。而這種軟件是基于成形工藝的理論和技術(shù)之上的，顯然，專家系統(tǒng)和專家數(shù)據(jù)庫的模式已經(jīng)遠遠不能滿足模具成形工藝過程的智能化實時控制。因此，模具的成形工藝理論和技術(shù)成為模具智能化的關鍵?？梢灶A測，未來的模具不僅僅是模具硬件本身，而是帶有成形工藝軟件的模具，即模具企業(yè)除了銷售模具之外還有成形工藝。

三、模具制造的發(fā)展趨勢

隨著信息與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，模具智能化也嶄露頭角?？梢钥刂茰囟群蛪毫Φ淖⑸淠：蛪鸿T模正在普及，新型的模具結(jié)構(gòu)紛紛出現(xiàn)，精密成形控制和技術(shù)也受到了越來越多模具企業(yè)的關注，顯現(xiàn)出了許多模具智能化的初期特征。未來的智能模具由模具、傳感器、網(wǎng)絡及控制系統(tǒng)、成形工藝智能控制軟件等組成，模具在成形零件的過程中，將傳感器獲取的實時信息傳送給模具成形控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)中的成形工藝（網(wǎng)絡）智能控制軟件對其進行分析和決策，并發(fā)出控制指令，實現(xiàn)模具成形工藝全過程的智能控制。

（一）模具軟件功能集成化，模具生產(chǎn)中的設計、制造、裝配、檢驗、測試等環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息的共享與綜合，產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型可以通過指定的協(xié)議傳輸?shù)礁鱾€環(huán)節(jié)，模具軟件功能更加齊全。

（二）模具設計、分析及制作的三維化。使用三維軟件進行模具設計，且三維模型能夠在模具結(jié)構(gòu)CAE分析、數(shù)控編程、成型過程CAE分析等環(huán)節(jié)中共享，避免重復建模。三維設計過程直觀準確，有利于在生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)模具設計中不合理結(jié)構(gòu)。

（三）模具軟件應用的網(wǎng)絡化趨勢?，F(xiàn)在是信息化的時代，信息的共享能夠推動模具企業(yè)資源的合理配置，包括模具企業(yè)內(nèi)部和外部的資源共享。將模具軟件接入網(wǎng)絡，不僅能夠提高模具企業(yè)內(nèi)部信息傳輸?shù)男?，還有利于促進企業(yè)間的合作與交流。在模具行業(yè)中推廣虛擬設計、敏捷制造等技術(shù)將是未來的重要發(fā)展方向。

四、結(jié)束語

模具智能制造單元就是一個智能終端，它將模具的智能化與網(wǎng)絡化集成為一個制造端單元，可以通過互聯(lián)網(wǎng)將模具的智能制造服務提供給社會，這種以模具為核心的智能制造端單元將成為模具智能化的重要代表之一。

參考文獻：

[1]張強.淺談機械模具智能制造技術(shù)及應用[J].農(nóng)家參謀，2019（16）：225-227.