模具的數(shù)字化制造技術(shù)

范莉

摘 要：現(xiàn)階段模具制造行業(yè)逐步趨向于數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，對提升模具生產(chǎn)質(zhì)量效率意義重大。從根本上發(fā)揮出數(shù)字化制造技術(shù)在模具制造行業(yè)中的積極作用，應(yīng)細致分析數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，探索模具數(shù)字化制造發(fā)展方向?；诖?，本文著重分析了模具數(shù)字化設(shè)計技術(shù)、模具數(shù)字化加工技術(shù)、模具數(shù)字化制造資源管理等應(yīng)用方向，以期為相關(guān)工作人員提供理論性幫助。

關(guān)鍵詞：模具;數(shù)字化制造技術(shù);實際應(yīng)用

前言：

模具是塑性成型加工重要環(huán)節(jié)，模具設(shè)計及制造水平可直接影響到工業(yè)、機械制造業(yè)生產(chǎn)綜合效益。由于不同行業(yè)對模具規(guī)格、數(shù)量的要求不同，需加強模具制造監(jiān)管力度，配合使用先進的數(shù)字化制造技術(shù)，使模具制造環(huán)境能夠更好實現(xiàn)低成本、高質(zhì)量、短周期發(fā)展目標(biāo)。

1、模具數(shù)字化制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段模具制造的塑性成型基本理論已經(jīng)形成，借助有限元方式的塑性成型數(shù)值仿真技術(shù)更為成熟，為加強模具制造管控力度奠定了堅實基礎(chǔ)。各類先進技術(shù)自動化管控技術(shù)的應(yīng)用切實提高了模具制造質(zhì)量，簡化了模具制造周期。

當(dāng)前數(shù)字化制造已完成為模具生產(chǎn)企業(yè)重要競爭手段，數(shù)字化制造技術(shù)在模具各生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到了進一步應(yīng)用。不僅如此，數(shù)字化制造技術(shù)使模具生產(chǎn)全過程中的信息存儲、處理、傳遞等方式發(fā)生了較大轉(zhuǎn)變，模具制造行業(yè)也從原有傳統(tǒng)型制造轉(zhuǎn)向知識型發(fā)展。

2、模具數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

現(xiàn)階段模具制造企業(yè)將發(fā)展目標(biāo)設(shè)定在增強產(chǎn)品市場競爭力、提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品發(fā)展周期等方面。大部分模具制造企業(yè)應(yīng)用全局產(chǎn)品模型為目標(biāo)的三維設(shè)計分析方式，切實提升了模具設(shè)計水平。隨著數(shù)字化技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，模具設(shè)計環(huán)節(jié)也需要將傳統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗及理論進行提煉與創(chuàng)新，從根本上提升模具制造水平。

傳統(tǒng)模具設(shè)計工作存在數(shù)值計算集成度不足、多任務(wù)及功能涉及受到限制。而通過使用數(shù)字化設(shè)計手段，開發(fā)專項針對模具制造流程的 KBE系統(tǒng)，能夠從根本上提升設(shè)計效果，是設(shè)計環(huán)節(jié)的知識繼承、集成及管理能夠高效開展，形成開放式設(shè)計環(huán)境，不斷創(chuàng)新設(shè)計手段。

在數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計工作開展期間，可以將多領(lǐng)域知識及多種描述形式知識進行集成化管理，建立產(chǎn)品模型，為后續(xù)產(chǎn)品智能化生產(chǎn)提供重要依據(jù)。配合使用工程知識繁衍技術(shù)，利用機器學(xué)習(xí)等方式優(yōu)化數(shù)據(jù)庫內(nèi)的工程數(shù)據(jù)，最大限度滿足信息管理、過程管理、決策管理等要求。

3、模具數(shù)字化加工技術(shù)

模具加工技術(shù)可直接影響到制造環(huán)節(jié)的綜合效益，需要對模具加工環(huán)節(jié)進行數(shù)字化改造。以加工環(huán)節(jié)的高速加工為例。高速加工與數(shù)控加工相比，能夠從根本上提升加工效率，改善加工表面精度及質(zhì)量，簡化原有加工流程。但就目前來看，高速加工也會導(dǎo)致原有刀具材料的使用壽命縮短，實際生產(chǎn)成本進一步提升。因此在現(xiàn)階段模具數(shù)字化加工工作開展期間，需要結(jié)合客戶要求，將數(shù)字化發(fā)展重點轉(zhuǎn)向至提高機床加工性能、測量高速切削水平等方面。

高速加工先進加工技術(shù)，使傳統(tǒng)模具加工環(huán)節(jié)發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變。為充分發(fā)揮出數(shù)字化加工技術(shù)的應(yīng)用重要性。模具制造企業(yè)還需要將當(dāng)前發(fā)展目標(biāo)放置在以下幾方面：

第一，合理控制加工參數(shù)。結(jié)合模具高速加工要求，制定出完整的高速加工參數(shù)表。分析現(xiàn)有加工實例，通過開展大量試切工作控制參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)高效切削目標(biāo);

第二，選擇適宜切削刀具。高速切削的切削原理與傳統(tǒng)切削原理不同，加工磨損機制與失效形式、刀具受力狀態(tài)存在較大差異。因此為保障高速加工環(huán)節(jié)高質(zhì)高效開展，還需要選擇適宜的切削刀具，最大限度延長刀具使用壽命，發(fā)揮出刀具使用性能;

第三，合理規(guī)劃刀位路徑。要求在刀位路徑規(guī)劃過程中，需要著重分析高速切削特征，確保選擇出的刀具路徑圓滑，沒有較多轉(zhuǎn)折點。保障程序算法精度，控制刀具給進速度，避免道具出現(xiàn)這種問題。

4、模具塑性成型數(shù)字化分析技術(shù)

在模具加工過程中，金屬塑性成型機理較為復(fù)雜，傳統(tǒng)模具加工環(huán)節(jié)需要借助多年研究經(jīng)驗，對塑性成型進行細致分析，致使產(chǎn)品開發(fā)周期長、開發(fā)成本高。而通過將數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用在模具塑形成型環(huán)節(jié)，可以進一步縮短模具開發(fā)周期，加強對產(chǎn)品性能的理解度。

結(jié)合金屬塑性變形力學(xué)狀態(tài)，將塑形成技術(shù)，分為體積成形與板料成形兩種。在研究金屬塑性變形規(guī)律過程中，主要采用物理實驗法及理論分析法，配合非線性塑性有限元數(shù)據(jù)，將材料硬化效應(yīng)、模型及摩擦邊界條件等因素融合在一起，使模具制造環(huán)節(jié)的金屬流動規(guī)律能夠被有效預(yù)測。

5、模具資源數(shù)字化管理技術(shù)

配合使用先進大數(shù)據(jù)技術(shù)與與物聯(lián)網(wǎng)體系，滿足模具制造信息管理需求。舉例而言，將大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在模具制造管理體系的建立過程中，可以實現(xiàn)各部門信息的高效共享目標(biāo)。

基于大數(shù)據(jù)改造后的數(shù)字化系統(tǒng)會整合體量更大的模具制造環(huán)節(jié)信息，加強信息采集、傳輸、存儲水平，增強信息利用與處理效果，從根本上提升模具制造質(zhì)量。

數(shù)字化系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)化也體現(xiàn)在模具制造檔案子系統(tǒng)的應(yīng)用中，借助結(jié)構(gòu)化電子檔案系統(tǒng)，可以將模具制造環(huán)節(jié)的各項內(nèi)容依照定義標(biāo)準(zhǔn)字節(jié)進行劃分并選擇管理人員可以通過使用統(tǒng)一的語言規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文字，及時查找所需的信息，從根本上保障模具制造信息檢索速度與準(zhǔn)確性，為日后生產(chǎn)決策及運營管理統(tǒng)計分析提供扎實數(shù)據(jù)支持。大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)覆蓋模具行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)期間的全部業(yè)務(wù)管理環(huán)節(jié)，使模具制造企業(yè)綜合經(jīng)營水平能夠得到切實提升。

現(xiàn)階段模具制造企業(yè)已經(jīng)充分認識到數(shù)字化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用重要性，通過收集并處理模具制造期間供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理及財務(wù)管理，做好各制造環(huán)節(jié)信息公開共享工作，避免在模具制造期間出現(xiàn)信息孤島問題。

6、模具制造設(shè)備數(shù)字化管理

在構(gòu)建模具制造管理數(shù)字化平臺過程中，需要開展基礎(chǔ)資料的錄入工作，為后續(xù)設(shè)備數(shù)字化管理提供充足的數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)有模具制造設(shè)備基礎(chǔ)資料主要包括設(shè)備的分類編號、設(shè)備運行狀態(tài)、設(shè)備使用地點。依照數(shù)據(jù)錄入時間，快速查詢當(dāng)日設(shè)備管理工作開展情況。

模具制造數(shù)字化管理平臺中的設(shè)備運行主要有巡檢記錄、維修記錄、巡檢提示組成。其中，巡檢記錄主要就是記錄巡檢人員、巡檢部門的巡檢時間以及制造設(shè)備巡檢結(jié)果;維修記錄主要就是維修人員對巡檢記錄中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備安全隱患進行維修處理，同時記錄下維修設(shè)備所處位置、維修人員、維修結(jié)果;巡檢提示需要根據(jù)巡檢記錄上報的巡檢時間進行制造設(shè)備運行狀態(tài)評估工作，幫助管理部門發(fā)現(xiàn)存在于制造設(shè)備管理中的不足之處，為優(yōu)化機電管理機制提供重要數(shù)據(jù)支持。

設(shè)備保養(yǎng)工作也是模具制造設(shè)備管理的重要一環(huán)，需要在記錄設(shè)備保養(yǎng)全過程中著重收集保養(yǎng)設(shè)備編號、參與部門、保養(yǎng)人員、設(shè)備當(dāng)次保養(yǎng)時間與下次保養(yǎng)時間。借助設(shè)備保養(yǎng)提示功能，對每臺設(shè)備的固定保養(yǎng)周期進行必要提醒，使不同種類的制造設(shè)備均能夠得到及時保養(yǎng)，從根本上降低設(shè)備故障問題發(fā)生幾率。

總結(jié)：總而言之，現(xiàn)階段模具制造行業(yè)面臨著更為激烈的競爭，為從根本上保障模具制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量效率，還需要配合使用先進的數(shù)字制造技術(shù)，充分發(fā)揮出數(shù)字系統(tǒng)柔性好、響應(yīng)快等優(yōu)勢。拓寬模具數(shù)字化制造行業(yè)發(fā)展渠道，確保模具制造行業(yè)能夠更好適應(yīng)社會現(xiàn)代化發(fā)展趨勢，在加快地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展進程中發(fā)揮出重要作用。

參考文獻：

[1]黃仕銀.數(shù)字化制造技術(shù)在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2020（03）：144-145.

[2]王大衛(wèi).關(guān)于提高沖壓模具制造精度及壽命的方法探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（07）：132-133.

[3]劉衛(wèi)東.逆向工程技術(shù)與模具數(shù)字制造技術(shù)[J].發(fā)明與創(chuàng)新（職業(yè)教育），2019（02）：106-107.

[4]熊成軍.模具數(shù)字化制造技術(shù)分析[J].技術(shù)與市場，2018，25（08）： 125+ 127.

[5]孫傳法. 數(shù)字化技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2018.