現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展研究

曾文平，湯 超

（廣州城建職業(yè)學(xué)院 機(jī)電工程系，廣東 廣州 510900）

模具一方面是以特定的結(jié)構(gòu)形式通過一定方式使材料成型的一種工業(yè)產(chǎn)品，具有工業(yè)產(chǎn)品價(jià)值；另一方面模具也是用于批量生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的工業(yè)產(chǎn)品或者零部件的一種生產(chǎn)工具，是一種專用的成型工具。在國(guó)民生活中，小到日常的水杯、臉盆，大到航空航天用的飛機(jī)、汽車，幾乎所有的工業(yè)產(chǎn)品都必須依靠模具作為成型工具。用模具制備出來的工業(yè)產(chǎn)品所具備的高精度、高一致性、高生產(chǎn)率是任何其它加工方法所不能比擬的。而模具設(shè)計(jì)是隨產(chǎn)品的材料、形狀、尺寸、精度、粗糙度、工藝條件等因素變化的，因此，模具設(shè)計(jì)不同于一般的機(jī)械設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)的專業(yè)化程度要求高，模具設(shè)計(jì)的專業(yè)化程度在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力。

1 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

對(duì)中國(guó)模具工業(yè)來說，2016年是“十三五”行業(yè)發(fā)展規(guī)劃開局之年，也是行業(yè)“新常態(tài)、新發(fā)展”繼續(xù)轉(zhuǎn)型的一年。“中國(guó)制造2025”明確了制造業(yè)的發(fā)展目標(biāo)及發(fā)展道路，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化正引領(lǐng)模具行業(yè)快速發(fā)展，在“中國(guó)制造2025”的指引之下，模具設(shè)計(jì)與制作產(chǎn)業(yè)正在向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，向創(chuàng)新、提質(zhì)、增效和向國(guó)際化方向轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐將進(jìn)一步加快。未來，這些戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展壯大將給制造行業(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

眾所周知，模具企業(yè)多數(shù)是中小型企業(yè)，而其中絕大多數(shù)都是從手工作坊成長(zhǎng)而來。而這些作坊式的管理目前仍被不少國(guó)內(nèi)模具企業(yè)所用，從而出現(xiàn)了在模具的交貨期、成本、質(zhì)量控制方面存在的問題層出不窮，因此使訂單延期或者丟失訂單失去客戶的情況屢見不鮮。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，落后的企業(yè)管理手段和水平，使模具企業(yè)中的管理和技術(shù)人員只能忙于應(yīng)付，企業(yè)投巨資引進(jìn)的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)和高檔數(shù)控加工設(shè)備也難以發(fā)揮出其應(yīng)有的效率和水平，多數(shù)模具制造企業(yè)缺乏與其生產(chǎn)硬件相當(dāng)?shù)幕盍褪袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而數(shù)字化將是模具制造技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融合、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果。在車間管理中，模具制造企業(yè)、模具制造系統(tǒng)與模具生產(chǎn)過程不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化將是必然趨勢(shì)。

2 數(shù)字化成為現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的主流

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)主要是指對(duì)模具進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，即充分利用二維和三維的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程軟件（CAE）、UG NX三維軟件、Pro/E等主流的現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合傳統(tǒng)的手工繪圖的模具設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行質(zhì)量高、周期短、數(shù)字化、智能化的模具設(shè)計(jì)。并且在模具設(shè)計(jì)的過程中，使用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）開展模具數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化分析、數(shù)字化管理、數(shù)字化模擬、數(shù)字化優(yōu)化。數(shù)字化將是模具制造技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與管理科學(xué)的交叉、融合、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果。在車間管理中，模具制造企業(yè)、模具制造系統(tǒng)與模具生產(chǎn)過程不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化將是必然趨勢(shì)。

通過信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)模具制造企業(yè)的數(shù)字化管理，是促進(jìn)企業(yè)提高經(jīng)營(yíng)管理水平的一個(gè)有效途徑。模具行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是利用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平。目前，一些先進(jìn)信息系統(tǒng)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，使模具的車間管理模式發(fā)生了重大變革。在今后長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，數(shù)字化生產(chǎn)方式將成為先進(jìn)模具制造業(yè)的重要發(fā)展方向。

3 模具設(shè)計(jì)數(shù)字化發(fā)展的重要性

開展模具數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化分析、數(shù)字化管理等方面的工程應(yīng)用，在產(chǎn)品質(zhì)量方面，模具設(shè)計(jì)人員可以對(duì)工件的可加工性能作出早期的判斷，預(yù)先發(fā)現(xiàn)成形中可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，并模擬各種工藝方案，以減少模具調(diào)試次數(shù)和時(shí)間，從而縮短模具開發(fā)時(shí)間；在選擇模具材料方面，設(shè)計(jì)師可以對(duì)模具進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核，擇優(yōu)選取模具材料，預(yù)測(cè)模具的破壞方式和模具的壽命，提高模具的可靠性，從而降低模具成本；模具設(shè)計(jì)師還可以通過仿真進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得最佳的工藝方案和工藝參數(shù)，增強(qiáng)工藝的穩(wěn)定性、降低材料消耗、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；通過數(shù)字化分析，可以查找工件質(zhì)量缺陷或問題產(chǎn)生的原因，以尋求合理的解決方案。另外可以開展精密模具制造技術(shù)、模具虛擬拆裝教學(xué)系統(tǒng)、逆向工程技術(shù)等多項(xiàng)科研活動(dòng)。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代模具產(chǎn)品趨向于典型的單件小批量、個(gè)性化、離散型生產(chǎn)。因此，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，最大限度地降低生產(chǎn)成本及滿足用戶需求，提高模具設(shè)計(jì)技術(shù)在社會(huì)進(jìn)步中的應(yīng)變能力，是模具工業(yè)不斷追求的目標(biāo)，在未來社會(huì)的發(fā)展中，模具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多元化。

［1］洪慎章.現(xiàn)代模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.航空制造技術(shù)，2006，（6）：30-32．

［2］洪麗華，陳永祿.中國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)狀和模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)［J］.機(jī)電技術(shù)，2007，（2）：96-99．