數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用分析

呂建中

（臺州市科技館，浙江 臺州318000）

現階段，我國經濟發展異常迅猛，在科學技術的帶動下，機械制造業也迎來前所未有的發展局面。與此同時，數字化技術也得以被廣泛應用到沖壓模具的設計和制造工作之中，進而使機械制造變得更加智能化、自動化?？梢哉f，在機械制造業發展中，數字化技術起到了巨大的推動作用，并且，隨著更多先進產品的出現，人類的生產生活也將變得更加智能、便捷。

1 數字化技術在沖壓模具設計及制造中的應用優勢

1.1 提高加工效率

在沖壓模具制造過程中，通過數字化技術的應用，可使以往的加工方式得到徹底轉變。一直以來，沖壓模具的制造方法過于單一，而且實施過程中的局限性非常大，這也造成沖壓模具的廢品率非常高，加工效率低下，這難以滿足我國現代制造業的發展需求。隨著數字化技術的應用，人們能夠利用數控機床來對模具結構進行三維空間式的加工，進而使模具加工精度大幅提高，成品率也有了很大提升。通過三維加工，能夠對模具進行網格化細分，從而確保在加工過程中能夠針對不同的加工位置來進行加工量控制，進而有效避免了加工量偏差問題的出現，這也使加工型面以及試模工作量能夠大幅減少，進而使模具精度得以顯著提升。在選擇刀具過程中，利用數字化技術，還能結合模具的具體加工位置來設置加工精度，進而確保刀具的選擇與應用能夠滿足模具的加工要求，而且不需要花費更多的費用。

1.2 提高設計精度

在沖壓模具設計工作中，往往需要技術人員對沖壓件的沖裁力進行計算，而技術人員在解決該問題時往往會結合自身的工作經驗來進行，但這也造成技術人員一旦出錯，便會給沖壓模具的整體質量帶來極大影響，進而給企業造成很大的經濟損失。而通過數字化技術的應用，則可使該問題得到有效的解決，尤其是通過仿真模擬手段，能夠大大便捷沖壓模具的設計過程，從而提高設計準確率，使沖壓模具能夠得到科學而合理的設計，既使模具的設計成本得以降低，也在很大程度上提高了模具的設計與制造質量。數字化技術以計算機為輔助設備來開展模具設計工作，其通過參數化設計方式來形成沖壓模具的結構，并且可實現對沖壓工藝的參數化控制，這也使沖壓模具的設計及制造變得更加便捷，同時也能有效減少或避免設計錯誤的出現。

1.3 降低損壞幾率

在對沖壓模具進行裝配時，其裝配方法有四種，即互換法、調整法、分組法與修配法，在應用不同的裝配方法時，需要結合不同的裝配情形，通過裝配方法的靈活運用，以此確保模具的合理裝配。而數字化技術便可依據相應的順序，并結合沖壓模具的裝配情況，采取適當的裝配方法，進而使模具加工精度更高，同時也能減少沖壓模具在裝配過程中出現的損壞幾率，進而使企業對沖壓模具的制造成本得到有效節約，在提高了企業經濟效益的同時，也能使企業在市場中具備更強的競爭力。

2 數字化技術在沖壓模具設計及制造中的關鍵技術

2.1 沖壓成型技術

沖壓成型技術又被稱之為CAE 技術，該技術通過分析模具在沖壓成形時所存在的內在規律，利用計算機軟件來對沖壓過程進行測算，以此保障沖壓模具的制造質量。CAE 技術通過Auto-Form/PAM-STAMP 等專用軟件來對模具沖壓成形過程中的材料流動、回彈、殘余應力、厚度變化等進行模擬，而技術人員只需對模擬結果進行觀察和分析，便可找出模具在沖壓成形過程中存在的不合理之處，通過對沖壓參數進行相應的調整，以確保模具的設計與制造得到合理的改進，進而為后續工序的順利開展提供保障。

2.2 快速設計技術

一直以來，我國在對沖壓模具進行設計與制造時，仍舊普遍采用CAD 技術，這也導致設計人員在進行交互繪圖和造型層次安排時過于依賴自身的工作經驗，進而造成模具設計過程中潛在的質量缺陷無法被及時的發現和改正，這不僅延長了沖壓模具的設計時間，對沖壓模具的制造質量也會產生不利影響。數字化技術的應用，使許多先進的工業設計軟件出現在人們面前，UG/PROE 軟件便是其中一種，該軟件可實現對沖壓模具的模塊化設計，并可有效解決上述問題。設計人員在應用該軟件進行沖壓模具設計時，能夠對模具中的標準件，如導板、導柱等按照不同的規格來進行分類與統計，同時還能對模具中的各個零件進行參數化處理，以此生出對應的模板，并將其存儲到結構庫中以便于隨時調用。此外，該軟件還能細化模具的設計要求，其能夠依據廠家提出的不同要求、模具在沖壓過程中的工藝要求等，在結構庫中對相應的模具、標準件等進行隨時的調用與組裝，從而實現對沖壓模具的快速設計。

2.3 高速加工技術

高速加工技術也是沖壓模具設計及制造中數字化技術的一種，以往的數控加工只能進行型面加工，這也導致其加工效率非常低。在模具需求量不斷增加的背景下，高速加工技術也由此出現，利用該技術不僅能夠進行型面加工，還能進行結構面加工，而且其加工過程能夠進行參數化控制。該技術采用小切深、高進給的方式來提高模具表面的加工精度和質量，進而使加工人員不需要像以往一樣進行大量的打磨和試模，從而有效減輕了加工人員的工作強度。除此之外，高速加工技術還能利用小刀具來對模具進行細節加工，進而在減少刀具損耗的同時，還能節約大量的成本。最后，高速加工技術不需要像以往的加工技術先進行精加工，然后進行淬火，其可直接對淬火鋼進行加精工，進而精簡了不必要的加工環節，大幅提高了沖壓模具的加工效率。

2.4 自動裝配技術

自動裝配技術也是數字化技術中的一種關鍵技術，其通過在線測量軟件來對模具中的上下模座導向以及導柱精度進行記錄與對比，然后針對檢測誤差來進行相應的調整，以確保沖壓模具的裝配能夠滿足規定標準要求。

3 數字化技術在沖壓模具設計及制造中的應用分析

3.1 項目管理

在沖壓模具設計及制造中，以往的項目管理需要以訂單要求為依據來進行生產操作，在此過程中涉及到接單、設計、生產及調試等諸多環節，而且需要工作人員進行數據采集和管理控制，但因項目中包含的模具高達幾十、上百個，并且這些模具都要進行前期設計、制造與調試，這使項目管理工序變得非常繁瑣，模具質量也難以得到可靠保證。而通過數字化技術，則可在ERP/MES 系統的應用下，使沖壓模具項目得以在統一平臺上進行管理，這也使訂單、管理、生產調度、計劃設計、投入排產等工序能夠借助于該系統來進行集成化操作，并可實現對各個環節的有效監管，從而提高了企業的管理水平，保障了沖壓模具的生產效率。

3.2 數據管理

在數據管理方面，通過PDM/CAPP 軟件能夠實現對模具設計與制造中各種數據的管理，利用數字化系統，能夠以沖壓模具的不同規模來構建相應的BOM結構數據庫，以使沖壓模具中的各種數據得以關聯起來，并且這些數據還都存儲在一個統一的數據庫中，這樣在保存數據時便可實現網絡同步，從而確保數據的安全性、一致性和及時性。

3.3 經驗管理

應用數字化技術，能夠使企業的模具設計方案更加具有特色化，其利用數據庫來對沖壓模具的制造工藝及其加工參數進行統合與歸納，并通過數字化管理平臺來實現統一管理。同時，通過對企業在生產管理過程中的文化理念進行提煉，使沖壓模具的設計與制造能夠更好的為消費者服務。企業則憑借自身的經驗管理來不斷積累生產經驗，并且在數字化技術的應用下，也加強了和其他企業間的溝通與交流，進而使沖壓模具的設計與制造經驗得到了更大范圍的共享與利用。

結束語

總而言之，科學技術的發展，使數字化技術被廣泛應用到沖壓模具設計與制造之中，利用計算機實現了對沖壓模具的輔助性設計與制造，從而使沖壓模具的加工工藝及其結構得到了有效改善，最大限度的減少了設計錯誤的出現，模具的設計精度及質量都有了很大提升，使沖壓模具的設計及制造工作能夠得以順利開展，企業也在數字化技術的應用下提高了自身的核心競爭力。