數字化技術的模具設計與制造研究

秦歡

【摘要】近年來，計算機網絡技術、科學技術快速發展，而模具數字化制造應用、發展融合了管理科學與制造技術，通過發展模具數字化制造技術，使傳統制造業轉換為智能型工業，利用高新技術，全面提高模具制造的智能化和自動化水平。鑒于此，本文主要分析基于數字化技術的模具設計與制造。

【關鍵詞】數字化技術；模具設計；制造

一、數字化技術的涵義

數字化技術，即指充分借助多媒體、計算機等信息化媒介，全面結合現實生產要求，積極進行信息的取得、甄別與處理，并有效地設計產品的結構形式，模擬產品的使用性能，從而實現產品生產制作的過程中所涉及的信息技術的總稱。在依托信息化技術生產產品的過程中，多媒體及計算機等信息化媒介發揮著極其重要的作用。計算機軟件的使用能夠增強產品設計的快捷性，并依靠計算機軟件視圖功能形象地模擬設計產品及模具，降低實物設計的耗材及時間浪費，有效節約產品和模具設計經費，全面提升產品的使用性能，有利于產品的研發。數字化技術在現代模具設計與制造中的應用，有助于提升企業對于新產品的研發能力，并增強產品在市場上的競爭力。

二、模具數字化設計

（一）模具工藝方案設計

（1）在模具工序方面進行優化。通過對模具設計工藝的優化，使模具工序的復雜性降低，促使集約化生產模式的實現，能夠使模具設計和制造成本都有效降低。

（2）零件整體變形補償技術。對于一些大尺寸平坦零件來說，在成形中進行拉伸延長，造成零件的整體剛性下降，尤其在零件的頂面極易出現坍塌情況下，為了確保零件的品質，可采用整體隆起變形補償技術進行處理。對板料成形工藝采用CAE等軟件進行分析，為模具重構提供準確分析數據，保證與原曲面模型的拓撲結構相同。該技術的應用能夠使模具型面精度得到提高，并且減少研配工作量。

（3）逆向工程技術。該技術是對產品設計技術的再現過程。在產品改型設計、新產品研發、產品逆向追溯等領域內應用較多。該技術的主要優勢在于降低產品開發周期和設計時間，提高產品更新換代速度；提高產品系列化及造型水平。

（二）結構設計

（1）創建三維實體。利用CAD技術，構建三維實體模型，改變傳統利用模仿三視圖模式，可將模具直觀反映出來，利用干涉檢查、運動模擬等手段進行分析，將制造中可能出現的問題在設計階段進行解決，使模具制造成本得到降低。

（2）模具設計資料庫。進行模具設計時，采用的資料庫主要包含四部分：基本結構庫、典型結構庫、模具設備庫及標準件庫，在模具結構設計中，系列化零件、裝配參數化零件全部由標準件庫提供；結構設計中，可通過典型結構庫、模具設備庫尋找模型進行參考；基礎結構庫使參數化的模具設計更加智能與靈活。建立模具標準化資料庫，可加快模具設計速度，并且使模具質量得到提升。

（3）開模仿真。設計、開模過程中，各機構運行及形狀比較復雜，通過仿真開模過程，對各部件在整個過程中的位置關系可直觀看到，可輸出干涉曲線，對設計中可能存在的干涉現象進行發現，可對結構及時進行優化。

三、模具數字化制造

（一）參數庫和加工模板

模具加工制造對于精確度要求較高，相關制造人員應加強日常學習，應用一些成功經驗，建立合適的參數庫和加工模板，編寫標準、專業的程序，并且明確不同模具形狀和加工余量、走刀方向、道具選擇、機床選用等切削參數的NC加工工藝方法。

（二）建立坯料

利用白光掃描技術根據參考點和數碼點構建坐標定位系統，結合光柵測量原理，通過光學拍照定位技術，在短時間內可獲取模具表面信息，對毛坯掃描成型，根據三維模型和掃描成型數據的對比結果，幫助CAM設計人員編寫計算機程序之前及時發現鑄造缺陷、余量異常等問題，預先做好處理，對模具制造風險進行提前規避，確保順利完成模具加工制造。

（三）仿真模擬

模具結構都比較復雜，如側抽芯、彈簧抽芯等結構，加工制造過程中主軸或刀具很容易和模具工件發生干涉，從而損傷機床和模具，不僅影響模具使用壽命，而且產生較大的經濟損失，所以為了保障模具制造質量和安全性，應結合具體的機床設備情況，建立機床數據庫、刀具庫、參數庫等，完成計算機程序編程以后，從機床數據庫調用相關參數，做好切削仿真模擬，對干涉區域利用驗證程序做好優化和修正，保障現場加工過程中模具零件的安全性和正確性。

（四）在機檢測

在機檢測系統主要用于模具檢測和測量，并且可有效監控模具加工制造的整個過程，避免發生人為誤操作，極大地提高了模具加工制造效率和質量。通過利用在機檢測技術可以自動檢測完成制造的模具，給出詳細的檢驗報告，不僅極大地提高了檢測效率和質量，而且有效減少了模具工件的輔助和轉運時間。

總之，隨著數字化技術的飛速發展，模具的應用領域也在不斷擴大，在機械、電子、汽車、家電等傳統行業的基礎上，航空航天、新能源、IT、醫療機械等行業迅速發展，為模具制造業提供了新的市場機遇，同時也對其提出了極高的發展要求。對于現代模具行業要順應時代的發展，能夠有效利導機械、電子、航空航天等行業騰飛，則需要轉變傳統的產業結構，實現管理、技術以及設備等方面的提高。

參考文獻

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