數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用

1、    數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用    周逢海摘 要：近年來，隨著社會的快速發(fā)展，汽車工業(yè)以及航天航空制造有了蓬勃發(fā)展，隨之沖壓模具的應用范圍以及應用量越來越大，在發(fā)展過程中，沖壓模具屬于技術密集型產(chǎn)品，其對工藝技術有著極高的要求，而且要在保障質量的同時，提高生產(chǎn)效率，降低成產(chǎn)成本。所以，我國一直在致力于相關技術的研究，而隨著信息技術的發(fā)展，逐步將數(shù)字化技術與沖壓模具設計、制造相結合，為上述目標的實現(xiàn)提供了方向與途徑。為此，文章對數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用進行了具體的論述，分析關鍵技術以及管理制度，保障數(shù)字化技術的科學、合理應用

2、。關鍵詞：數(shù)字化技術；沖壓模具；模具設計；模具制造中圖分類號：tg385.2 文獻標識碼：a 文章編號：1671-2064（2018）24-0048-02數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用，逐步提升了我國沖壓模具設計與制造水平，但是從我國技術發(fā)展現(xiàn)狀來看，其與發(fā)達國家存在較大的差距，而且在模具設計精度、使用壽命、制造周期、技術穩(wěn)定性與可靠性等諸多方面仍然存在較大的提升空間。因此，在實現(xiàn)數(shù)字化技術在沖壓模具制造與設計中應用后，應重視技術的應用探究，不斷提升制造與設計的質量，并通過有效的管理手段，實現(xiàn)技術的改進，從而為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。1 數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的具體應用現(xiàn)

3、階段，數(shù)字化技術實現(xiàn)了沖壓模具設計與制造全過程的應用如圖1所示，有效提升了沖壓模具設計與制造水平，但也看到其對模具開發(fā)的制約。從數(shù)字化技術的應用來看，其中涉及到計算機輔助設計技術、輔助制造技術、數(shù)字化編程等多項關鍵性技術，具體來講如下：一是，計算機輔助工程技術。當前數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用主要突出同步開發(fā)，在設計與開發(fā)過程中貫穿沖壓工藝，從而全方位分析產(chǎn)品工藝以及沖壓工藝性能，這樣在開發(fā)與設計過程中都可以保障沖壓工藝得到合理利用，從而快速形成產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)效率。但是這一個過程涉及到多個環(huán)節(jié)，需要計算機輔助計算的幫助才能實現(xiàn)同步進行。因此，借助數(shù)字化技術中計算機輔助工程技術，在了

4、解整個沖壓工藝流程的物理規(guī)律下，利用該技術真實反應以及模擬出模具與板材之間相互作用的過程，從而分析其關系以及變形的原因1。并配合使用有限元方法、非線性理論等實現(xiàn)計算機輔助工程的高效利用，最終在行業(yè)內部形成了通用軟件，這些軟件在模具設計環(huán)節(jié)可以對構成部件的成形進行準確而快速的預見，避免設計上出現(xiàn)問題，提高了設計效率。二是，參數(shù)化程編技術。隨著社會對沖壓模具需求量的增加，要求模具在設計以及制造環(huán)節(jié)也要提速，數(shù)字化控制已由單純型面加工逐漸向結構面等全加工方向發(fā)展，從而使模具加工制造的小切深、高進給；精度控制嚴格；打磨次數(shù)多；試模工作量大的特點更加突出。但在參數(shù)化程編技術的支持下實現(xiàn)了高速加工技術，其

5、對改進上述問題，提升模具加工質量，減少變形問題的出現(xiàn)有著重要的作用。而且在應用過程中大大提升了模具制造的自動化水平，保障精度以及加工效率實現(xiàn)預期目標。具體的程編步驟為：一是，使用編程軟件；二是，通過ftp等網(wǎng)絡導入軟件將信息導入現(xiàn)場數(shù)控加工中心；三是，利用機床在線監(jiān)測功能以及測量機的測量功能進行加工；四是，加工中反饋并更新信息到nc程編數(shù)據(jù)庫，包括刀具庫、機床庫、零件數(shù)據(jù)庫；五是，在回收到編程軟件中。整個過程中可以實現(xiàn)信息的快速同步，保障各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)銜接的順暢，從而提升沖壓模具制造的穩(wěn)定性與可靠性2。三是，模塊化設計技術。這項設計技術的應用是提升沖壓模具設計效率的關鍵，對設計工作來講，結構設計

6、是難點與重點所在，由于其內容較為復雜，必須保障設計的合理性以及準確性。傳統(tǒng)的設計方法中，由于不能實現(xiàn)全數(shù)字化的分析，容易在細節(jié)上出現(xiàn)錯誤。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，逐步實現(xiàn)利用cad、cam等一體化設計技術，可以在一個軟件內進行交互繪圖，但是這類軟件在設計過程中需要借助其它軟件修改設計缺陷，所以延長了設計周期，這在一定程上會影響到設計質量。但是目前在設計中應用ug、proe等計算機一體化設計軟件過程中，實現(xiàn)了整個設計過程中的數(shù)字化，與傳統(tǒng)設計軟件相比，其最為先進的部分在于可以實現(xiàn)參數(shù)化模塊，利用參數(shù)進行設計模塊表示，極大的避免了參數(shù)出現(xiàn)錯誤，而且在設計前可以將導板、導柱、沖頭等關鍵部位的設計標準

7、提前導入軟件的數(shù)據(jù)庫中，這樣直接通過在線數(shù)據(jù)查找即可以制成設計模板，有效的提升了設計精度以及設計效率。四是，數(shù)字化裝配技術?，F(xiàn)階段，通常使用四種方法進行沖壓模具裝配，第一種是分組裝配法、第二種是互換裝配法、第三種是修配裝配法、第四種是調整裝配法。但是傳統(tǒng)在無數(shù)字化技術支持情況下，需要到使用現(xiàn)場進行裝配，受多種因素的影響，容易導致單件的精度以及表面受損，從而造成損失。但是數(shù)字化環(huán)境下進行沖壓模具裝配，可以利用數(shù)字化技術對模具單件進行精加工，直接在線對加工完成的模具精度進行檢測，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)問題做出處理，避免在實際應用中耽誤工作進度3。隨著數(shù)字化技術的普及，沖壓模具的數(shù)字化裝配有了更為廣泛的應

8、用，其中最廣泛應用的方法是修配裝配法，在整個安裝過程中，根據(jù)既定的標準對沖壓模具涉及的所有部件進行尺寸檢測，避免在安裝過程中出現(xiàn)間隙，從而提升模具各個部位的匹配性，而且利用這種方法，有效的提升了裝配效率與裝配速度，可以為模具生產(chǎn)與設計爭取更多的時間。2 數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的管理目前，數(shù)字化技術在我國沖壓模具制造行業(yè)的應用越來越廣泛，其可以集成模具設計、模具分析、模具制造、模具質量檢測等功能于一體，對模具存在的整個生命周期進行控制，但是為了保障每一項功能的有效執(zhí)行，也需要通過信息化管理提升數(shù)字化技術應用的科學性與有效性。企業(yè)在利用信息數(shù)字化技術對沖壓模具設計與制造進行管理過程中，重

9、點應關注兩個方面，即技術管理與生產(chǎn)管理，技術管理主要應用計算軟件針對模具設計、制造等過程中進行仿真，從而全面進行管理與控制；而生產(chǎn)管理是在技術管理基礎上實現(xiàn)信息化，常用的管理系統(tǒng)有erp、mes等。具體管理體系的建立有以下幾個方面：一是，構建產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式，在產(chǎn)品整個生命周期范圍內始終保持數(shù)據(jù)的一致性4。利用pdm、capp等管理系統(tǒng)存放模具設計與制造數(shù)據(jù)檔案，并對模具類型進行劃分，建立bom結構，并在該結構中存放與模具設計、制造相關的文件，例如模具三維模型、設計任務書、更改單等內容，這樣在查找數(shù)據(jù)過程中直接輸入模具型號編碼其可以出現(xiàn)全部信息，快速的獲取到產(chǎn)品的各項參數(shù)，無論在任何生產(chǎn)環(huán)節(jié)下

10、，按照此方式搜索產(chǎn)品型號則可以始終保持模具數(shù)據(jù)的一致，從而避免在生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)質量問題。二是，構建項目管理平臺，優(yōu)化生產(chǎn)調度。模具生產(chǎn)大部分有車間完成，所以車間管理也是影響模具制造質量的一項重要要素，大部分車間管理都局限在依照生產(chǎn)進度計劃以及客戶訂單要求進行生產(chǎn)，保障項目的質量以及生產(chǎn)時間滿足要求，但是從模具接單、設計到具體的生產(chǎn)其中存在多個單獨環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)都會出現(xiàn)各種各樣的因素影響最終的模具生產(chǎn)，因此，新的管理模式必須將涉及的環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，而利用erp、mes等管理系統(tǒng)，構建統(tǒng)一的管理平臺，將銷售、生產(chǎn)、設計等多個部門集成到統(tǒng)一的管理平臺上，生產(chǎn)部門可以從模具下單開始利用計劃排產(chǎn)、物料跟蹤

11、、生產(chǎn)調度等多項功能實現(xiàn)全方位管理，構建計劃層與控制層溝通的橋梁，從而保障計劃與實際生產(chǎn)情況相符合，這樣才能實現(xiàn)高效、高質量的車間管理，并保障生產(chǎn)的順利進行，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程對資源的優(yōu)化配置，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。三是，構建共享體系。沖壓模具制造行業(yè)具有一定的專業(yè)性，企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中需要不斷了解國內外的先進技術，不斷對本企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程進行優(yōu)化，相關技術軟件進行更新。因此，需要構建共享平臺，實現(xiàn)模具設計、工藝以及制造的對接，在設計以及模具生產(chǎn)過程中情況及時進行相關數(shù)據(jù)貢獻、經(jīng)驗傳遞，并且在每完成一個項目中，需要所有參與項目工作人員能夠總結自己的經(jīng)驗，對優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展提出建設性的意見，從而

12、不斷積累企業(yè)的智力資產(chǎn)，為實現(xiàn)企業(yè)的長足發(fā)展提供持續(xù)性的動力支持5。四是，沖壓模具生產(chǎn)管理應以電子化流程存在，這種形式可以在管理結束后以及項目完成后重新對管理過程進行追溯。也就是說，電子化管理流程，能夠保留管理過程中的所有痕跡，任何工作人員以及任何行為都會保留信息，一旦在模具生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，審批人員可以直接通過追溯電子化流程，分析出現(xiàn)問題的原因，并直接找到該環(huán)節(jié)的負責人，快速了解情況，對問題進行處理，從而減少企業(yè)的損失以及對企業(yè)造成的影響。此外，數(shù)字化技術對模具的開發(fā)有一定的限制，完全實現(xiàn)標準化的設計與制造，增強了模具生產(chǎn)的重復性，這樣會對設計人員以及生產(chǎn)人員的工作情緒、能力造成影響，所以，企業(yè)在發(fā)展過程中要始終注意工作人員的素質，并不斷組織設計人員與制造人員進行專業(yè)的培訓，合理應用數(shù)字化技術，并結合新的工作方式發(fā)揮創(chuàng)造性。3 結語綜上所述，隨著沖壓模具應用需求量的增加，沖壓模具制造行業(yè)也認識到能力的提升才能保障產(chǎn)品質量與企業(yè)的品牌形象，所以引入數(shù)字化技術逐步提升生產(chǎn)力，從設計以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制質量問題，實現(xiàn)發(fā)展上質的飛越。但是利用數(shù)字化技術要保障其功能以及作用的充分發(fā)揮，及時對其中存在的不良情況進行改進，從而為實現(xiàn)企業(yè)的長足發(fā)展奠定堅實基礎。參考文獻1魏健民.淺談數(shù)字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用j.科學技術創(chuàng)新，2018，3