數(shù)電模具的發(fā)展前景和方向

郭楷丹

摘 要 數(shù)電模具是目前電子與模具相結(jié)合的一個專門學科，它是隨著模具加工高精度、高強度和高硬度的要求而發(fā)展起來的。在數(shù)電控制領(lǐng)域，對于模具的精加工已經(jīng)不是一個十分年輕的概念，然而，數(shù)電模具的發(fā)展并不僅僅局限于眼前的發(fā)展，經(jīng)過研究，數(shù)電模具還有十分廣闊的發(fā)展前景。在本篇文章中，作者根據(jù)自己多年的從業(yè)經(jīng)驗和研究結(jié)果，與廣大讀者就數(shù)電模具的發(fā)展前景和發(fā)展方向展開討論，希望能夠?qū)ξ磥硇袠I(yè)的發(fā)展做出貢獻。

關(guān)鍵詞 數(shù)電模具；前景；發(fā)展方向

中圖分類號 TG7 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0129-02

近年來，電子與機械的快速發(fā)展，使得機械加工行業(yè)的一個高端領(lǐng)域獲得了前所未有的新高度，那就是模具的精細加工，這也是伴隨著科技發(fā)展，為了適應更高精度、更高強度和更高硬度的零部件設計和加工而發(fā)展出來的一個新的領(lǐng)域。電子技術(shù)的核心有2個：一是傳輸信息；二是進行精準控制，這正為模具行業(yè)向著精加工方向發(fā)展增添了強有力的臂膀。那么，就整體而言，數(shù)電模具的發(fā)展都有哪些前景呢？其發(fā)展的方向又有哪些呢？

1 數(shù)電模具的發(fā)展前景

數(shù)電模具的發(fā)展前景可謂十分的廣闊，未來將會覆蓋到大多數(shù)的工業(yè)領(lǐng)域，必然成為制造業(yè)大發(fā)展的一個重要支柱。

1.1 社會化大生產(chǎn)對數(shù)電模具的需求

工業(yè)社會最重要的一個詞匯就是“效率”，生產(chǎn)力的提升最重要的也就是效率的提升。以前10個農(nóng)民一年才能種100畝地，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的大機械化使得1個農(nóng)民能夠輕松管理上萬畝的土地，這就叫生產(chǎn)力的發(fā)展；過去一臺注射劑在一個生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)只能生產(chǎn)1個零件并且精度還得不到保障，利用先進的數(shù)電模具和一模多腔技術(shù)，一個生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)可以同時生產(chǎn)10個高精度的零件，這就叫效率的提升。如今，在很多領(lǐng)域，設備和模具的開發(fā)無法滿足人們對于大生產(chǎn)的需求。例如，對于一模多腔問題，對于流道的平衡已經(jīng)成為了一個涉及到材料學、電器學、流體力學和熱力學的一個專業(yè)性強的研究方向，怎樣保持同一個模具中不同型腔做出來的零件外觀和性能的一致性，是數(shù)電模具需要解決的一個重要問題。另外，隨著零件精度要求的提升，模具材料、模具開發(fā)和加工工藝以及待加工材料的性能之間的匹配也是一個限制數(shù)電模具發(fā)展的重要課題，如何設計和開發(fā)出與待加工材料性能完全匹配的高精度模具，成為工業(yè)社會越來越大的訴求。類似的問題還有很多，都需要從業(yè)者積極發(fā)揮自己的主觀能動性，多接觸和學習其他方面和領(lǐng)域的知識，摸索出更好的模具設計和開發(fā)方法。基于以上闡述，不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)電模具的發(fā)展道路上還有很多座高山需要翻越，數(shù)電模具的發(fā)展仍有很好的前景。

1.2 零部件的精細化對數(shù)電模具發(fā)展的需求

數(shù)學模型、設計模型以及加工之間的差別通常決定著一個零件能否發(fā)揮出其設計效用的關(guān)鍵，這也就是加工的精度問題。通常我們可以看到，加工精度在±0.1g時，用于TGA實驗的鋁制坩堝可以論重量來計算價格，也就是說很多值錢，但是如果將加工精度提升到±0.001，那么就可以用數(shù)量來計價了，一個重量不超過0.15g的鋁制品就可以買到5元錢。對于很多精密儀器來說，其使用的零部件的精密程度往往決定了整臺設備的精密度，并且往往對零部件的精度要求要高于整臺設備。至于這些零部件的加工，需要的是精度更高的模具，因此，數(shù)電模具加工行業(yè)永遠不會沒落并且就目前看，還有很大的發(fā)展前景。

2 數(shù)電模具發(fā)展的方向

需求產(chǎn)生市場，而市場才是發(fā)展前景的最大保障。數(shù)電模具解決了其賴以生存的前景問題，那么就要考慮其發(fā)展的方向問題了。數(shù)電模具作為電控技術(shù)與模具精加工技術(shù)的結(jié)合，將會朝向怎樣的方向進行發(fā)展呢？

2.1 設計的智能化

模具加工的源頭在于設計，這里的設計不僅僅是模具外形、型腔或者流道的平衡設計，還有更多的設計到加工順序、后處理工序的設計等。模具的后處理工序的設計能夠展現(xiàn)出設計人員和設計團隊深厚的設計經(jīng)驗和全面的材料學知識，可以說，憑借不同的思路，不同的設計團隊設計出來的模具很難完全一樣。于是，模具設計的標準化延伸出來的智能化成為了數(shù)電模具開發(fā)的一個重要方向。運用現(xiàn)代先進的云服務和高速的計算系統(tǒng)，將模具的加工材料、材料性能和使用條件進行輸入，然后由計算機智能化根據(jù)以往的模具設計“經(jīng)驗”和案例進行第一步的設計工作，然后由設計師針對設計模型的重點部位進行有針對性的點檢；其次，當設計人員將設計好的模具數(shù)模在計算機中運行時，計算機程序能夠根據(jù)自己掌握的材料學和流體力學以及熱學等知識對原材料在模具中的實時狀態(tài)進行模擬，以便提前找出設計的漏洞和風險；當人們將一個新的模具設計出來并投入到使用中后，應該對模具的設計理念和設計過程數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中，以便為數(shù)電模具行業(yè)智能化的發(fā)展提供更多的“養(yǎng)分”。

2.2 開發(fā)的協(xié)同化

由于數(shù)電模具的開發(fā)和應用在未來的發(fā)展中很可能跨越很多的學科，這也會使得一套數(shù)電模具的開發(fā)由于模具附加技術(shù)價值的增大而更加經(jīng)不起失敗。在這種情況下，一套數(shù)電模具的開發(fā)就牽扯到了更多從事不同行業(yè)研究的人們共同的參與。材料工程師復雜模具材料的選擇和甄別，力學工程師負責從專業(yè)的角度審視每一個方案的力學效果，有沒有應力集中點等，流體力學工程師負責根據(jù)待加工材料的性能模擬出流體在型腔中的流動情況和質(zhì)量分配等，有時候遇到高分子的材料還要充分考慮分子的結(jié)晶和內(nèi)應力等。模具開發(fā)的協(xié)同化必然會成為一個數(shù)電模具開發(fā)的發(fā)展方向，在未來的發(fā)展過程中，團隊將代替?zhèn)€人成為設計開發(fā)的主流，用來實現(xiàn)更加科學并且誤差最小的模具開發(fā)工作，這也是大多數(shù)行業(yè)必須經(jīng)歷的一個階段，產(chǎn)品的復雜化要求和學科的越分越細使得任何一個人都不在有能力完成一項高精度模具的開發(fā)工作。同時，標準化與統(tǒng)一化避免了個人因素帶入的誤差。

2.3 加工的精細化

數(shù)電模具的零部件生產(chǎn)，在精確度方面要求較高，為了實現(xiàn)此目標，數(shù)控機床的精確度和穩(wěn)定性必須得以保障。目前的數(shù)控機床技術(shù)，在一定程度上具有精確性，數(shù)據(jù)誤差控制在了可觀的范圍之內(nèi)，但是在精確度上依然有提高的必要性和可行性。時下的零下生產(chǎn)精度不能滿足實際需求，且精度的高低對模具的價值具有重要影響，這種現(xiàn)實性對生產(chǎn)精度的提高提出了必然要求；而新興的閉環(huán)補償控制技術(shù)、亞微米以及納米技術(shù)則為模具生產(chǎn)精度的提高提供了可行性。所以，未來的數(shù)電模具生產(chǎn)向著更高的精度發(fā)展是毋庸置疑的，且會有愈來愈多的新興技術(shù)出現(xiàn)以利于向這個方向邁進。

2.4 運作高速化

提高操作的速度，不僅是對時間的有效利用，也是提高數(shù)電模具生產(chǎn)質(zhì)量的有效途徑。通過其高切削的速度，數(shù)控機床可以減少震動，提高自身的穩(wěn)定性，并且減少機床產(chǎn)生的熱量，有效避免數(shù)電模具發(fā)生熱變，同時對主軸的切削力度形成弱化影響，減少主軸的損耗，這些有效促進了數(shù)電模具生產(chǎn)的精度，所以，操作高速化具有現(xiàn)實必要性。此外，高效的主軸系統(tǒng)程序設計的實現(xiàn)、切削床具剛度的提高、運算和通信能力的有效提高，為操作向著高速化發(fā)展提供了可行性。

3 結(jié)論

任何行業(yè)的發(fā)展都必然面對團隊取代個人，行業(yè)標準取代個人習慣的過程，數(shù)電模具也不例外。在未來的發(fā)展過程中，從業(yè)人員應當始終堅信本行業(yè)的發(fā)展前景，同時順應時代潮流，才能夠在改革和發(fā)展的巨大浪潮中與時俱進，對于個人和整個行業(yè)的整體發(fā)展都是極其有益的。

參考文獻

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