沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展迅猛，我國(guó)的沖壓模具企業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化，且隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)機(jī)械沖壓模具設(shè)計(jì)水平不斷提高，但其與發(fā)到國(guó)家仍舊存在一定的差異，文章研究沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，以此來(lái)改善傳統(tǒng)的模具，促使我國(guó)沖壓模具的高速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；數(shù)字化技術(shù)；設(shè)計(jì)應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.009

0 前言

目前我國(guó)以航空制造業(yè)和汽車工業(yè)為主的機(jī)械類制造業(yè)發(fā)展迅速，促使我國(guó)沖壓模具以年20%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。沖壓模具本質(zhì)上屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，沖壓生產(chǎn)中的沖壓產(chǎn)品的智聯(lián)、生產(chǎn)效率等與模具設(shè)計(jì)具有較大的關(guān)聯(lián)，大力發(fā)展模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的分析與研究，將數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用在模具工業(yè)中，促使現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)得到快速發(fā)展。

1 沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)

在沖壓模具的使用上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發(fā)。模具制造的數(shù)字化技術(shù)主要是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在模具制造的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)每一制造環(huán)節(jié)的精確控制，從而滿足沖壓生產(chǎn)的要求。數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)具體包括以下幾種：

（1）沖壓成形CAE技術(shù)。沖壓成形CAE技術(shù)本質(zhì)上是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)制造計(jì)算機(jī)軟件，并將計(jì)算機(jī)通用軟件應(yīng)用在模具自動(dòng)化質(zhì)量控制過(guò)程中，促使該技術(shù)能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應(yīng)用在模具制造過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析、模擬機(jī)械用材的流動(dòng)、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來(lái)對(duì)模具產(chǎn)品零件的成形、工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)見和建議，實(shí)現(xiàn)模具的形變。

（2）模塊化的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。對(duì)于沖壓模具的制造與設(shè)計(jì)，要重視結(jié)果設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒓夹g(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于模具制造上，提高模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量。如隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，沖壓CAD/CAM的一體化技術(shù)應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。

CAD通用軟件主要是應(yīng)用在交互繪圖和造型層次的設(shè)計(jì)上，一般是以模具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為主來(lái)進(jìn)行模具繪圖和造型設(shè)計(jì)，這種軟件設(shè)計(jì)方法不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)中的不足之處，一定情況下會(huì)延誤模具設(shè)計(jì)周期，影響模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此在數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)的使用上，可以將模具設(shè)計(jì)的技術(shù)結(jié)合起來(lái)，彌補(bǔ)單一技術(shù)應(yīng)用中的不足之處。

2 沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）數(shù)字化裝配技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調(diào)整裝配發(fā)等具體內(nèi)容，在模具設(shè)計(jì)上，可以將這四種裝配法按照先后順序應(yīng)用在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，有利于進(jìn)行精加工，減少裝配過(guò)程中模具標(biāo)準(zhǔn)件的損毀。

（2）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的沖壓模具設(shè)計(jì)上，高度鋼材在循環(huán)加載條件的作用下，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的包辛格效應(yīng)，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用極大程度上改變了沖壓設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬將設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)在固定范圍內(nèi)，進(jìn)行沖壓設(shè)計(jì)，提高了模具設(shè)計(jì)的精確度。

（3）數(shù)字化參數(shù)的程編優(yōu)點(diǎn)。參數(shù)化程編應(yīng)用在沖壓模具的加工制造上，在數(shù)字化技術(shù)的作用下，逐漸從單純的型面加工擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變?yōu)楦哌M(jìn)給，有效改善工件加工質(zhì)量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細(xì)節(jié)制造，以此既滿足模具的設(shè)計(jì)精確度要求，也有效降低使用費(fèi)用。

3 沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 軟件技術(shù)在模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)同步工程中的應(yīng)用

在模具產(chǎn)品的同步開發(fā)中，要想滿足沖壓模具的建設(shè)要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發(fā)過(guò)程中。在沖壓模具的開發(fā)設(shè)計(jì)上，要求設(shè)計(jì)人員全員參與，從沖壓模具的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品的沖壓技術(shù)再到模具的具體開發(fā)，都要依據(jù)沖壓成形的物理規(guī)律進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，借助計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)真實(shí)的反映模具與板料的的關(guān)系，并將計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用在模具變形設(shè)計(jì)的全過(guò)程中。

在沖壓模具的設(shè)計(jì)上，可以應(yīng)用非線性理論、有限元方法以及各項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟硬件，以此來(lái)對(duì)產(chǎn)品零件的成行進(jìn)行精確的預(yù)算，全面提高沖壓模具的技術(shù)機(jī)控制質(zhì)量與效率。

3.2 模塊結(jié)構(gòu)化的快速設(shè)計(jì)應(yīng)用

在數(shù)字化技術(shù)使用上，要預(yù)先消化模具的任務(wù)要求（沖壓要求），結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)模具生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用模具結(jié)構(gòu)庫(kù)，進(jìn)行模具的初設(shè)計(jì)；其次再要進(jìn)行模面設(shè)計(jì)，這一階段調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械件庫(kù)，組裝成一套完整的模具。在參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)上，要實(shí)現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復(fù)工作智能化，以此來(lái)提高沖壓模具的制造水平。

典型結(jié)構(gòu)模塊化，主要是基于模塊化的思想，對(duì)沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類總結(jié)，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)參數(shù)的控制，生成智能化模板，以此在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中完成建模；重復(fù)工作智能化應(yīng)用上，主要是將模具設(shè)計(jì)過(guò)程的重復(fù)工作利用智能化模板和二次開發(fā)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)縮短設(shè)計(jì)周期的目的，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)沖壓模具的智能化、自動(dòng)控制化進(jìn)程。

3.3 信息系統(tǒng)的應(yīng)用

在沖壓模具設(shè)計(jì)上，要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在制造業(yè)的每一環(huán)節(jié)中，如可以將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械自動(dòng)化管理、繪圖設(shè)計(jì)、參數(shù)分析、模具制造以及模具檢測(cè)中，在這一過(guò)程中應(yīng)用信息化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享，并將模具制造信息以計(jì)算機(jī)信息化的形式固定下來(lái)，從而為沖壓模具的制造設(shè)計(jì)提供借鑒意見，降低模具設(shè)計(jì)人員的工作量。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的沖壓模具已經(jīng)由傳統(tǒng)的機(jī)械模具形式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械自動(dòng)化體系，將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在模具制造上，極大提高了我國(guó)沖壓模具的發(fā)展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進(jìn)了我國(guó)沖壓模具的行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

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作者簡(jiǎn)介：陶李（1990-），江蘇盱眙人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。