工業產業背景下機械模具設計與制造技術研究

曹莎莎

摘要：隨著工業產業的迅猛發展，相關行業對傳統機械生產制造提出了更高的要求。企業在發展過程中，必須加大技術資源、經濟資源的投入力度，才能增強機械制造能力，提高企業在工業發展體系中的地位。機械模具作為一種常見的零件生產工具，在先進科學技術的支撐下，其設計與制造工藝也正由傳統的機械化操作逐漸轉變為智能化與信息化相整合的數字驅動設計與制造，滿足了模具設計工藝及機械加工的高質量需求。本文針對工業產業背景下機械模具設計與制造技術展開了探討。

關鍵詞：工業產業;機械模具;數控加工;模具設計

引言

機械模具的設計制造在我國現代化事業的發展過程中發揮著非常重要的作用，特別是機械制造、機械化生產，需要機械模具的合理化設計與生產制造，來提高工程綜合效率，形成完備的生產建設流程，確保項目的順利開展。我國的傳統機械模具設計與制造技術已經無法滿足現階段社會的需求，所以需要在傳統的模具設計與制造基礎上融入數字驅動設計，提高機械加工的質量和效率，并通過逆向工程技術思維提高項目的可行性，從而為制造行業的發展奠定良好的基礎。

1.機械模具制造技術

1.1.數控加工技術的應用

數控加工技術是數字化與自動化制造技術，是在數字化程序下實現的，并以此為基礎，創造出的一種先進、新穎的現代生產制造技術，是我國工業及制造業的發展中必不可少的一項技術，關乎著機械模具制造的質量與效率。經濟社會的快速發展改變了群眾們的消費觀與價值觀，需產品的消費趨勢向多樣化方向發展，機械模具制造中所應用到的技術也需改革、創新。與傳統化的技術手段相比較，數控加工技術能節省人力、物力、財力等資源，及時調整工作目標，時刻都能注重機械模具制造生產質量與效率，行業也能樹立新的概念與思想，便于更加順利地開展機械模具制造工作，與市場創新發展目標保持一致。

1.2.優點

數控加工技術的優點，主要從以下兩個方面探究：

（1）顯著提升機械模具制造效率。機械模具制造工序較復雜，制造難度較大，而數控加工技術是通過數字化程序系統完成相應的加工工作，整個流程轉換到“自動化”領域中，無需投入過多的人力、物力、財力，能有效提高模具生產效率。

（2）推動機械模具加工向“自動化”方向發展。通過對數字化系統合理應用，便于在生產中對各類機械設備規范操作，改變傳統化生產方式，只需依據生產要求與內容，結合具體加工要求與標準，就可以在整個處理階段規避常規問題持續性發生。

2.機械模具設計技術

2.1.CAD/CAE在模具設計中的綜合應用

通常來說，模具設計需要進行草圖設計，傳統CAD系統受到約束限制，不能有效展現概念造型，導致其只是草圖化繪圖工具。現在草圖技術完善，可以進行二維、三維草圖設計建模，優化協調傳統CAD系統與概念設計。由于模具制造一般在高溫高壓的環境條件下進行，需要面對惡劣的外界環境，為此工作人員需要明確計算模具的具體參數，驗證并校準模具的產品特性，如強度、剛性，保證模具可以安全高效進行作業，開展冷壓工序期間，可以選擇圓桶、槽鋼內壁的15#鋼，使用冷擠壓一次成型模式，借助CAE軟件計算強度，優化模具設計方法，提高模具設計管理水平。

凸模頂端需要承受的壓力過大，設計人員需要根據其結構特點設計，經過反復的實驗，比較理論與真實數值，明確凸模高點的預應力值大小，并且在實際生產作業過程中，企業需要確保標志值是大于外界壓力的，否則，會影響凸模正常工作，影響設備安全。凹模設計需要借助CAE軟件的過盈量數值，進行綜合應力計算分析，通過設定基本的應力值，進行基本變形量分析，得出合適的應力值。

組合模型內部零部件多，結構較復雜，需要進行內外圈的相對分析，使用CAD/CAE軟件網格劃分曲面微元，通常外模可以承受1684MPa的最大應力，中圈僅能承受502MPa的壓力。企業可以了解材料的屬性負載，使用CAE技術調整具體的材料參數，進行有效的產品預應力的計算，優化加工制造服務質量，簡化工作流程。

2.2.逆向工程技術的應用

通過逆向工程技術能夠有效地降低模具生產過程中出現的不合理現象，對點云數據進行有效的收集和處理，確保模型的直觀化建立。該技術可以對邊界和直角邊的數據進行精準化的采集，根據相關的數據分析和特征認知建立更加符合實物模具的基本設計模型。逆向工程技術在模具的技術分析中發揮著非常重要的作用，不斷提高模具的后期恢復水準，為整個修復工程的建立奠定良好的基礎。

2.3.CAE軟件的設計優勢

計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）軟件通過搭載計算機設備，可以利用軟件系統輔助檢測出機械工程中待加工產品的各類屬性，如強度系數、屈曲穩定系數、塑性系數等，然后通過算法精確測定出各類力學表述的近似值。它通過與CAD技術交替應用，能夠深入模擬各類機械產品的實際應用性能，得出更為完整的參數信息，以供后期機械生產及制造。

從功能角度來看，CAE軟件在具體實現時，可構設出基于加工部件的立體化數據模型，并利用各類模型映射出相對應的仿真模擬，從而對建模進行精確化分析，從多個方面對模型設計及生產之間的可行性予以確定，同時提高實際處理質量。例如：在對鈑金沖壓模具進行設計時，CAE軟件的應用工序如下，依據模具參數尺寸界定加工過程中的沖壓方向，通過對加工原材料進行分析，確定出沖壓過程中各種力的產生條件，分析出沖壓速度、力度與靜動態摩擦力的影響因子，才能在全方位的數據分析時，真正達到以不同切點為基礎的數據化解析，有效規避各類數據處理過程中的誤差現象，實現工藝優化、精細分析的設計優勢。

結語

在工業產業的推進下，傳統機械模具設計與制造工藝也必須進行轉變，將技術理念、生產理念等貫徹落實到整個加工體系中，才能提高企業生產效能，真正實現以技術為驅動的設計與制造，從而滿足企業生產及發展的需求，全面打造出可持續發展的規劃體系，提高我國工業生產實力。

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