數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用分析

呂建中

（臺州市科技館，浙江 臺州318000）

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟發(fā)展異常迅猛，在科學(xué)技術(shù)的帶動下，機械制造業(yè)也迎來前所未有的發(fā)展局面。與此同時，數(shù)字化技術(shù)也得以被廣泛應(yīng)用到?jīng)_壓模具的設(shè)計和制造工作之中，進而使機械制造變得更加智能化、自動化。可以說，在機械制造業(yè)發(fā)展中，數(shù)字化技術(shù)起到了巨大的推動作用，并且，隨著更多先進產(chǎn)品的出現(xiàn)，人類的生產(chǎn)生活也將變得更加智能、便捷。

1 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計及制造中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 提高加工效率

在沖壓模具制造過程中，通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，可使以往的加工方式得到徹底轉(zhuǎn)變。一直以來，沖壓模具的制造方法過于單一，而且實施過程中的局限性非常大，這也造成沖壓模具的廢品率非常高，加工效率低下，這難以滿足我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求。隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，人們能夠利用數(shù)控機床來對模具結(jié)構(gòu)進行三維空間式的加工，進而使模具加工精度大幅提高，成品率也有了很大提升。通過三維加工，能夠?qū)δ＞哌M行網(wǎng)格化細(xì)分，從而確保在加工過程中能夠針對不同的加工位置來進行加工量控制，進而有效避免了加工量偏差問題的出現(xiàn)，這也使加工型面以及試模工作量能夠大幅減少，進而使模具精度得以顯著提升。在選擇刀具過程中，利用數(shù)字化技術(shù)，還能結(jié)合模具的具體加工位置來設(shè)置加工精度，進而確保刀具的選擇與應(yīng)用能夠滿足模具的加工要求，而且不需要花費更多的費用。

1.2 提高設(shè)計精度

在沖壓模具設(shè)計工作中，往往需要技術(shù)人員對沖壓件的沖裁力進行計算，而技術(shù)人員在解決該問題時往往會結(jié)合自身的工作經(jīng)驗來進行，但這也造成技術(shù)人員一旦出錯，便會給沖壓模具的整體質(zhì)量帶來極大影響，進而給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟損失。而通過數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，則可使該問題得到有效的解決，尤其是通過仿真模擬手段，能夠大大便捷沖壓模具的設(shè)計過程，從而提高設(shè)計準(zhǔn)確率，使沖壓模具能夠得到科學(xué)而合理的設(shè)計，既使模具的設(shè)計成本得以降低，也在很大程度上提高了模具的設(shè)計與制造質(zhì)量。數(shù)字化技術(shù)以計算機為輔助設(shè)備來開展模具設(shè)計工作，其通過參數(shù)化設(shè)計方式來形成沖壓模具的結(jié)構(gòu)，并且可實現(xiàn)對沖壓工藝的參數(shù)化控制，這也使沖壓模具的設(shè)計及制造變得更加便捷，同時也能有效減少或避免設(shè)計錯誤的出現(xiàn)。

1.3 降低損壞幾率

在對沖壓模具進行裝配時，其裝配方法有四種，即互換法、調(diào)整法、分組法與修配法，在應(yīng)用不同的裝配方法時，需要結(jié)合不同的裝配情形，通過裝配方法的靈活運用，以此確保模具的合理裝配。而數(shù)字化技術(shù)便可依據(jù)相應(yīng)的順序，并結(jié)合沖壓模具的裝配情況，采取適當(dāng)?shù)难b配方法，進而使模具加工精度更高，同時也能減少沖壓模具在裝配過程中出現(xiàn)的損壞幾率，進而使企業(yè)對沖壓模具的制造成本得到有效節(jié)約，在提高了企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，也能使企業(yè)在市場中具備更強的競爭力。

2 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計及制造中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 沖壓成型技術(shù)

沖壓成型技術(shù)又被稱之為CAE 技術(shù)，該技術(shù)通過分析模具在沖壓成形時所存在的內(nèi)在規(guī)律，利用計算機軟件來對沖壓過程進行測算，以此保障沖壓模具的制造質(zhì)量。CAE 技術(shù)通過Auto-Form/PAM-STAMP 等專用軟件來對模具沖壓成形過程中的材料流動、回彈、殘余應(yīng)力、厚度變化等進行模擬，而技術(shù)人員只需對模擬結(jié)果進行觀察和分析，便可找出模具在沖壓成形過程中存在的不合理之處，通過對沖壓參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，以確保模具的設(shè)計與制造得到合理的改進，進而為后續(xù)工序的順利開展提供保障。

2.2 快速設(shè)計技術(shù)

一直以來，我國在對沖壓模具進行設(shè)計與制造時，仍舊普遍采用CAD 技術(shù)，這也導(dǎo)致設(shè)計人員在進行交互繪圖和造型層次安排時過于依賴自身的工作經(jīng)驗，進而造成模具設(shè)計過程中潛在的質(zhì)量缺陷無法被及時的發(fā)現(xiàn)和改正，這不僅延長了沖壓模具的設(shè)計時間，對沖壓模具的制造質(zhì)量也會產(chǎn)生不利影響。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，使許多先進的工業(yè)設(shè)計軟件出現(xiàn)在人們面前，UG/PROE 軟件便是其中一種，該軟件可實現(xiàn)對沖壓模具的模塊化設(shè)計，并可有效解決上述問題。設(shè)計人員在應(yīng)用該軟件進行沖壓模具設(shè)計時，能夠?qū)δ＞咧械臉?biāo)準(zhǔn)件，如導(dǎo)板、導(dǎo)柱等按照不同的規(guī)格來進行分類與統(tǒng)計，同時還能對模具中的各個零件進行參數(shù)化處理，以此生出對應(yīng)的模板，并將其存儲到結(jié)構(gòu)庫中以便于隨時調(diào)用。此外，該軟件還能細(xì)化模具的設(shè)計要求，其能夠依據(jù)廠家提出的不同要求、模具在沖壓過程中的工藝要求等，在結(jié)構(gòu)庫中對相應(yīng)的模具、標(biāo)準(zhǔn)件等進行隨時的調(diào)用與組裝，從而實現(xiàn)對沖壓模具的快速設(shè)計。

2.3 高速加工技術(shù)

高速加工技術(shù)也是沖壓模具設(shè)計及制造中數(shù)字化技術(shù)的一種，以往的數(shù)控加工只能進行型面加工，這也導(dǎo)致其加工效率非常低。在模具需求量不斷增加的背景下，高速加工技術(shù)也由此出現(xiàn)，利用該技術(shù)不僅能夠進行型面加工，還能進行結(jié)構(gòu)面加工，而且其加工過程能夠進行參數(shù)化控制。該技術(shù)采用小切深、高進給的方式來提高模具表面的加工精度和質(zhì)量，進而使加工人員不需要像以往一樣進行大量的打磨和試模，從而有效減輕了加工人員的工作強度。除此之外，高速加工技術(shù)還能利用小刀具來對模具進行細(xì)節(jié)加工，進而在減少刀具損耗的同時，還能節(jié)約大量的成本。最后，高速加工技術(shù)不需要像以往的加工技術(shù)先進行精加工，然后進行淬火，其可直接對淬火鋼進行加精工，進而精簡了不必要的加工環(huán)節(jié)，大幅提高了沖壓模具的加工效率。

2.4 自動裝配技術(shù)

自動裝配技術(shù)也是數(shù)字化技術(shù)中的一種關(guān)鍵技術(shù)，其通過在線測量軟件來對模具中的上下模座導(dǎo)向以及導(dǎo)柱精度進行記錄與對比，然后針對檢測誤差來進行相應(yīng)的調(diào)整，以確保沖壓模具的裝配能夠滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計及制造中的應(yīng)用分析

3.1 項目管理

在沖壓模具設(shè)計及制造中，以往的項目管理需要以訂單要求為依據(jù)來進行生產(chǎn)操作，在此過程中涉及到接單、設(shè)計、生產(chǎn)及調(diào)試等諸多環(huán)節(jié)，而且需要工作人員進行數(shù)據(jù)采集和管理控制，但因項目中包含的模具高達幾十、上百個，并且這些模具都要進行前期設(shè)計、制造與調(diào)試，這使項目管理工序變得非常繁瑣，模具質(zhì)量也難以得到可靠保證。而通過數(shù)字化技術(shù)，則可在ERP/MES 系統(tǒng)的應(yīng)用下，使沖壓模具項目得以在統(tǒng)一平臺上進行管理，這也使訂單、管理、生產(chǎn)調(diào)度、計劃設(shè)計、投入排產(chǎn)等工序能夠借助于該系統(tǒng)來進行集成化操作，并可實現(xiàn)對各個環(huán)節(jié)的有效監(jiān)管，從而提高了企業(yè)的管理水平，保障了沖壓模具的生產(chǎn)效率。

3.2 數(shù)據(jù)管理

在數(shù)據(jù)管理方面，通過PDM/CAPP 軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對模具設(shè)計與制造中各種數(shù)據(jù)的管理，利用數(shù)字化系統(tǒng)，能夠以沖壓模具的不同規(guī)模來構(gòu)建相應(yīng)的BOM結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，以使沖壓模具中的各種數(shù)據(jù)得以關(guān)聯(lián)起來，并且這些數(shù)據(jù)還都存儲在一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，這樣在保存數(shù)據(jù)時便可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步，從而確保數(shù)據(jù)的安全性、一致性和及時性。

3.3 經(jīng)驗管理

應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，能夠使企業(yè)的模具設(shè)計方案更加具有特色化，其利用數(shù)據(jù)庫來對沖壓模具的制造工藝及其加工參數(shù)進行統(tǒng)合與歸納，并通過數(shù)字化管理平臺來實現(xiàn)統(tǒng)一管理。同時，通過對企業(yè)在生產(chǎn)管理過程中的文化理念進行提煉，使沖壓模具的設(shè)計與制造能夠更好的為消費者服務(wù)。企業(yè)則憑借自身的經(jīng)驗管理來不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗，并且在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下，也加強了和其他企業(yè)間的溝通與交流，進而使沖壓模具的設(shè)計與制造經(jīng)驗得到了更大范圍的共享與利用。

結(jié)束語

總而言之，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到?jīng)_壓模具設(shè)計與制造之中，利用計算機實現(xiàn)了對沖壓模具的輔助性設(shè)計與制造，從而使沖壓模具的加工工藝及其結(jié)構(gòu)得到了有效改善，最大限度的減少了設(shè)計錯誤的出現(xiàn)，模具的設(shè)計精度及質(zhì)量都有了很大提升，使沖壓模具的設(shè)計及制造工作能夠得以順利開展，企業(yè)也在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下提高了自身的核心競爭力。