汽車(chē)沖壓模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)分析

饒仕亞

摘要：沖壓模具廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括汽車(chē)、電子以及日用五金等，在所有模具中其使用量最大。汽車(chē)沖壓模具是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要支撐，對(duì)于沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造來(lái)說(shuō)，其具有知識(shí)密集和技術(shù)密集的特點(diǎn)，目前很多沖壓模具均需要通過(guò)進(jìn)口，我國(guó)在自發(fā)設(shè)計(jì)和制造方面還存在較多不足，還需要積極應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上做出優(yōu)化，以便于更大程度地來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：汽車(chē);沖壓模具;數(shù)字化設(shè)計(jì);制造技術(shù)

引言

數(shù)字化制造技術(shù)自產(chǎn)生至今，已經(jīng)從技術(shù)上的“單點(diǎn)工具”走向了集工藝技術(shù)和項(xiàng)目管理于一身的全面解決方案。近幾年，隨著相關(guān)軟件的發(fā)展，數(shù)字化、虛擬化、可視化已經(jīng)融入了模具設(shè)計(jì)制造的應(yīng)用領(lǐng)域。零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、數(shù)字化加工、模具實(shí)體的虛擬預(yù)裝配、人機(jī)交互控制工程分析等領(lǐng)域，在系統(tǒng)性數(shù)字化的支持下，實(shí)現(xiàn)了沖壓件設(shè)計(jì)與全模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制造團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)和信息資源的實(shí)時(shí)共享，極大提高了協(xié)同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的效率，促進(jìn)了模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展。

1汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)方法

汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要包括以下兩方面內(nèi)容：也就是凹凸模具外形尺寸確定方法和沖壓間隔確定方法兩大點(diǎn)。首先，在凹凸模具外形尺寸方面，其尺寸規(guī)格應(yīng)通過(guò)工作人員大量精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)計(jì)算嚴(yán)格得出。其一，凸模方面，其結(jié)構(gòu)主要是根據(jù)其需要生產(chǎn)加工的汽車(chē)零件而決定的。并且，在對(duì)凸模制造時(shí)期，普遍利用鉚釘對(duì)其進(jìn)行加固，或者利用部分熔點(diǎn)相對(duì)較低的金屬化合物加以固定。其二，凹模方面，其結(jié)構(gòu)也來(lái)源于其所要生產(chǎn)加工的汽車(chē)零部件，在凹模制造完成以后，普遍將其直接夾裝在凸模上。因此，凹模的規(guī)格和尺寸與凸模具有密切聯(lián)系，需要通過(guò)精準(zhǔn)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)計(jì)算公式予以確定。在計(jì)算凹模規(guī)格和尺寸的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對(duì)構(gòu)成模具的零部件進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過(guò)圖紙直接安裝沖壓模具的目的。

其次，在沖壓間隔方面，主要指的是汽車(chē)沖壓模具當(dāng)中，凹凸模具刃口部位的規(guī)格和尺寸，此區(qū)域的規(guī)格與尺寸將直接對(duì)未來(lái)生產(chǎn)制造出來(lái)的汽車(chē)零部件造成影響，還會(huì)較大程度的對(duì)模具整體服役周期造成影響。所以，相關(guān)人員在對(duì)汽車(chē)沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，就必須結(jié)合實(shí)際情況對(duì)間隔幅度加以合理設(shè)計(jì)。如參考汽車(chē)沖壓模具需要生產(chǎn)汽車(chē)模具的質(zhì)量指標(biāo)擇優(yōu)選取最符合現(xiàn)實(shí)情況的沖壓價(jià)格，并且應(yīng)制訂出符合實(shí)際情況的間隔范圍，進(jìn)而在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中找出最小合理間隔，并將其作為固定標(biāo)準(zhǔn)。此過(guò)程應(yīng)注意，在模具未來(lái)服役中，將會(huì)產(chǎn)生一定程度的磨損，所以這個(gè)間隔也會(huì)隨著服役時(shí)間的增加而擴(kuò)大。

2數(shù)字化沖壓模具設(shè)計(jì)制造優(yōu)化分析

2.1提高加工效率

將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓模具設(shè)計(jì)制造中，可以對(duì)傳統(tǒng)的制造工藝做更進(jìn)一步的優(yōu)化，消除單一模式的局限性，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)，提高加工效率。以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)的沖壓模具加工是三維數(shù)控加工，確保了模具實(shí)體與設(shè)計(jì)之間的一致性，并且針對(duì)各部分加工精度進(jìn)行了詳細(xì)劃分，進(jìn)而能夠精準(zhǔn)地完成各環(huán)節(jié)控制，靈活調(diào)節(jié)加工工作量，提高模具加工的準(zhǔn)確性，減少中間一些不必要的環(huán)節(jié)，保持較高的作業(yè)效率。并且對(duì)于刀具的使用，可以根據(jù)企業(yè)對(duì)模具不同部位的具體設(shè)計(jì)精度來(lái)選擇刀具種類(lèi)，以便于更大程度地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，不僅可提高刀具使用效率，保證較高的精度，同時(shí)也可以降低相應(yīng)成本。

2.2提升設(shè)計(jì)精度

傳統(tǒng)的沖壓模具設(shè)計(jì)，對(duì)于沖壓件排樣和沖裁力計(jì)算問(wèn)題，很大程度上要依賴(lài)于設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如果中途出現(xiàn)什么問(wèn)題，將會(huì)直接影響到最終加工質(zhì)量，導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)生大量損失。在新型技術(shù)的支持下，沖壓模具的加工工藝在不斷更新，降低了模具設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜度，使設(shè)計(jì)精度進(jìn)一步提高，且模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性和科學(xué)性更高，保證得到高質(zhì)量的沖壓模具。尤其是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支持進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各結(jié)構(gòu)的參數(shù)化，降低了差錯(cuò)率，確保實(shí)體與設(shè)計(jì)之間偏差不超出允許范圍。

2.3降低裝配損壞率

沖壓模具裝配方式包括修配法、互換法、分組法以及調(diào)整法，相互之間存在一定的差異，但是在模具加工中可以靈活應(yīng)用。按照一定順序引進(jìn)不同的裝配方式，能夠有效地提高模具加工精度以及降低裝配損壞率，提高模具加工綜合效率。目前我國(guó)沖壓裝配設(shè)計(jì)制造工藝在不斷更新，可進(jìn)一步降低成本，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)在市場(chǎng)中爭(zhēng)取更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

3數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用

汽車(chē)沖壓模具是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要支撐，利用先進(jìn)的沖壓模具技術(shù)制造出來(lái)的汽車(chē)零部件性能更加穩(wěn)定，成本也相對(duì)更低。因此，在汽車(chē)生產(chǎn)制造的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)自動(dòng)化沖壓模具進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

3.1構(gòu)建數(shù)字化管理體系

將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓模具設(shè)計(jì)制造的每個(gè)環(huán)節(jié)中，前提是需要建立數(shù)字化管理體系，以此來(lái)達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期、提高加工質(zhì)量的最終目的。以完善的數(shù)字化管理體系為基礎(chǔ)，來(lái)對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)制造的流程做進(jìn)一步的優(yōu)化，做好相關(guān)數(shù)據(jù)信息的積累和存儲(chǔ)，并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分析，作為模具設(shè)計(jì)加工的依據(jù)，促進(jìn)加工工藝的優(yōu)化，避免被其他企業(yè)模仿，成為企業(yè)沖壓模具設(shè)計(jì)制造的核心技術(shù)。

3.2模具設(shè)計(jì)制造管理

優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目管理是提高沖壓模具設(shè)計(jì)制造效率的重要條件，但是因?yàn)樯婕氨姸嗖块T(mén)與崗位，管理過(guò)程十分復(fù)雜，受到各項(xiàng)因素的干擾比較大，很難完全達(dá)到預(yù)期效果。傳統(tǒng)項(xiàng)目管理大多數(shù)是由專(zhuān)門(mén)的管理人員負(fù)責(zé)的，而數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，則可以進(jìn)一步提高對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的利用率，大幅度提升項(xiàng)目管理效率。以ERP/MES系統(tǒng)為例，可滿(mǎn)足訂單管理、計(jì)劃生產(chǎn)、物資跟蹤以及生產(chǎn)管理等一系列要求，并且通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)可對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的一體化。以數(shù)字化管理平臺(tái)為支持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為高質(zhì)量項(xiàng)目管理提供保障。

3.3模具設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理

將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓模具設(shè)計(jì)制造中，有效提高了各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的利用率。建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和結(jié)構(gòu)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)模具的快速設(shè)計(jì)。例如PDM/CAPP的使用，可實(shí)現(xiàn)沖壓模具的數(shù)據(jù)庫(kù)與結(jié)構(gòu)庫(kù)管理，在實(shí)際設(shè)計(jì)制造中可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與文件關(guān)聯(lián)，對(duì)所有數(shù)據(jù)信息做統(tǒng)一搜集和保存。在調(diào)取信息時(shí)，工作人員可以根據(jù)計(jì)算機(jī)檢索沖壓模具的名稱(chēng)、型號(hào)等確定，大大縮短了數(shù)據(jù)提取所花費(fèi)的時(shí)間。另外，對(duì)模具設(shè)計(jì)制造做數(shù)據(jù)化管理，連接網(wǎng)絡(luò)后可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和結(jié)構(gòu)庫(kù)信息員的同步，確保做到設(shè)計(jì)與實(shí)體之間的一致性。

3.4模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)管理

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)設(shè)計(jì)以及制造環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與存儲(chǔ)，然后上傳到統(tǒng)一的數(shù)字化平臺(tái)，為沖壓模具設(shè)計(jì)與制造工藝調(diào)整與項(xiàng)目管理提供依據(jù)。其中，對(duì)于所收集和保存的設(shè)計(jì)方案、制造工藝以及各項(xiàng)參數(shù)均可以為后續(xù)模具的設(shè)計(jì)制造提供參考，可以將數(shù)字化平臺(tái)看作一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)資料庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析就可以了解企業(yè)沖壓模具生產(chǎn)理念以及設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，為企業(yè)的繼續(xù)發(fā)展提供重要保障。

4結(jié)束語(yǔ)

基于汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)制造，對(duì)整個(gè)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)是極為重要的，其設(shè)計(jì)水平、制造水平的高低對(duì)汽車(chē)質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)在數(shù)字化技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)數(shù)控制造，構(gòu)建數(shù)字化系統(tǒng)，對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)收集和分析，作為不斷優(yōu)化的支持，滿(mǎn)足沖壓模具高精度和高準(zhǔn)確性的設(shè)計(jì)制造。

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