智能化模具制造與設計應用問題研究

鄭子豪?林永貞?曹琛

摘要：隨著計算機的發展與應用，智能化的模具生產與制造廣泛應用，傳統的模具設計和制造方法被逐步摒棄。性能好、質量優，生產周期短、制造成本低的，智能化的模具制造與設計，為我國汽車制造與銷售的飛速發展提供了先天條件。汽車沖壓模具是汽車制造與設計工藝中的重要組成部分，主要指通過冷沖壓的加工工藝，將金屬原料加工制造成汽車裝配零部件的一種裝備，主要用于制作車頂覆蓋件、車門內板，以及形狀尺寸復雜的非標準沖壓模具，優勢明顯。

關鍵詞： 智能化;模具制造;機械設計;汽車零部件

1 概述

利用計算機外部設備，開展程序設計工作，結合現有的模具設計技術與相輔相成的工藝，整合并運用各類專業技術，對設計工作不斷的改進、優化、升級，全面應用高速運算，并承擔存儲的功能，實現汽車模具設計與制造的智能化應用，已然成為當代汽車模具開發設計人員不可或缺的工具。縱觀我國的汽車制造業，輔助設計（CAD）、輔助工程（CAE）、輔助制造（CAM）等三類智能化模具制造的技術基本涵蓋了我國現有汽車模具設計和制造的主要智能化技術。在多種計算機操作系統下工作，對CAD 系統進行二次開發，建立標準數據庫、企業專用標準件庫等，能夠使汽車模具的設計智能化程度更高。CAE 是一種偏重于模具制造過程分析的技術，將生產中的不同環節信息集成，用靜態和動態的分析手段，解構復雜的產品結構強度、剛度、熱傳導、彈塑性等，并對其進行優化。CAM 技術既承擔指導汽車生產規劃、控制生產設備和處理運行數據的作用，又同步開展物料流動、產品檢測等相關配套工作，還不忘參與仿真和模擬制造，提升、優化生產工藝參數的同時，還能實現發現存在的隱患，提前制定解決方案，使成產過程的失誤率大大降低。

2 汽車生產中智能化模具設計的應用

汽車保險杠模具設計。保險杠作為汽車零部件的重要成員，用于生產它的模具是汽車生產中常見的大型模具，制作過程中的塑料溶體加工工藝與制作流程非常繁瑣，生產過程中的正確性與合理性更是澆注系統設計的重中之重，塑料壓力、溫度變化都對其影響甚多，可以說直接決定著所出品模具的質量與品質。與此同時，設計澆注系統的過程中必須控制好澆口的數量及位置，確保其符合各項尺寸和形狀的標準及規定。這個過程中如出現質量問題，Moldfow 軟件可對保險杠模型進行CAE 模擬分析，能夠有效改善注塑模澆口位置，預防保險杠生產可能出現的各類質量問題。

汽車燈具模具設計。汽車燈具制造需要一種復雜的曲面注塑模具，屬于高端技術，因市場需求逐年上漲，利潤增多，該磨具的制作專業性顯著提升。當前，汽車工業的發展極速，通過智能化手段對燈具的模具進行升級改造，能夠很好適應市場需求，從而為生產者帶來更多收益。隨著，車燈類型的不斷增多，且美觀度越來越強，曲面流線也更加的復雜，裝配度也更加精細。車燈模具的制造企業需要積極地引進智能化的設備，提高設計的美感，提升模具制造的精準度及生產效率。

汽車門把手注塑工藝模擬分析。汽車的塑件壁厚差較大，一般的注塑工藝會使其在壁厚的部分產生較大收縮，整體的表面質量會受到較大的影響，生產過程中需選擇氣鋪注塑成型，利用空氣把圓弧處吹空，同時采取保壓措施，避免表面出現收縮的情況。

汽車覆蓋件沖壓模具。汽車覆蓋件是汽車重要的零部件，汽車的車身和駕駛室的表面構件均會用到該部件，一般會按照作用部位的不同分為外覆蓋件和內覆蓋件。其中，裸露于車身的統稱為外覆蓋件，包覆在車體的其他位置的統稱為內覆蓋件，車輛的飾品和骨架覆蓋件等汽車零部件多屬于內覆蓋件。作為汽車行駛中的動能來源的引擎，其覆蓋件———引擎罩屬于標準的內覆蓋件，多利用UG 軟件平臺，CAD 技術&CAE 技術協同應用，輔以Dynaform 進行專業的模擬分析，使用VC++編程語言一起完成汽車引擎罩的設計和制造。通常情況來講，汽車覆蓋件的界面設計由UIStyler 完成，通過該項技術的使用，其界面風格能夠與UG 保持一致，便于設計人員的實操。

其他沖壓模具。汽車零部件的生產過程中，哪些尺寸較小的零部件的生產與設計，往往采用一模多出的模具設計制作產品，操作一次即可獲得多個產品，產品生產周期大幅縮短，工作效率快速飆升。對比運用CAD/CAE 復合技術的模具設計方案，未采用該項方法的模具方案設計，沖壓產品的廢品率明顯較高，模具使用發生故障的次數也非常多，甚至模具的使用壽命也會會大大縮短。

3 智能化模具制造與設計的質量控制措施

優化設計理念，提升汽車零部件質量。在設計方案時，需要對汽車零部件的材料選擇進行嚴格的控制，并且要根據不同的材料進行工藝的設計和檢驗，以此來提高汽車零部件的質量。例如，在汽車剎車盤的設計過程當中，需要根據其使用條件和需求選擇合適的材料，該種材料需要有較強的耐磨性和韌性，并且也要具有一定的耐高溫性能。加工該種材料過程中要進行嚴格的控制，使用形狀合適的模具，從而提高汽車零部件的制造質量。

采用先進的制造技術。先進的制造技術是保障汽車零部件質量的關鍵。在汽車制造過程中，需要用到大量的零部件，這些零部件的種類繁多，在材料、加工技術、加工條件上都有不同的要求。因此，為了提高零部件的制造質量，相關企業應當引入先進的技術，提高汽車制造人員的專業技術能力和水平。在進行制造的過程中，需要根據相關設計方案進行嚴格的操作，例如在一些精密零件的制造過程中，需要利用智能數控加工中心進行制造，以此來提高零部件的精密度。除此之外，先進技術的應用還能夠有效的提高汽車零部件的生產效率，實現零件的大規模生產，也便于后期的質量檢測。

采用自動化檢測技術，加強在線質量檢測。在汽車的制造過程中，質量檢測是汽車安全性的重要保障。基于PLC的自動化檢測技術，能夠對汽車零部件進行多方面全面檢測，并且檢測效率較高，在批量生產當中能夠快速地剔除出其中所存在的殘次品，這對于汽車零部件質量的提高有著重要的意義。

4 結束語

當下，智能化的快速發展促成了計算機技術在模具設計與制造中更為廣泛的應用，互聯網的飛速發展加速了世界各國、各個企業間的交流頻率，汽車模具的設計與制造，特別是三維設計與數字化控制將未來行業發展的主流趨勢;將智能化的模具設計與制造過程和項目管理、客戶關系管理、財務系統管理等結合起來，綜合考慮，運用現代化的管理觀念，必將會推動汽車模具行業的跨越式發展。

參考文獻

[1]計算機技術在汽車沖壓模具設計與制造中的應用研究 [J]. 付林. ?時代汽車. 2020（05）