数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用

周逢海

摘 要：近年来，随着社会的快速发展，汽车工业以及航天航空制造有了蓬勃发展，随之冲压模具的应用范围以及应用量越来越大，在发展过程中，冲压模具属于技术密集型产品，其对工艺技术有着极高的要求，而且要在保障质量的同时，提高生产效率，降低成产成本。所以，我国一直在致力于相关技术的研究，而随着信息技术的发展，逐步将数字化技术与冲压模具设计、制造相结合，为上述目标的实现提供了方向与途径。为此，文章对数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用进行了具体的论述，分析关键技术以及管理制度，保障数字化技术的科学、合理应用。

关键词：数字化技术；冲压模具；模具设计；模具制造

中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）24-0048-02

数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用，逐步提升了我国冲压模具设计与制造水平，但是从我国技术发展现状来看，其与发达国家存在较大的差距，而且在模具设计精度、使用寿命、制造周期、技术稳定性与可靠性等诸多方面仍然存在较大的提升空间。因此，在实现数字化技术在冲压模具制造与设计中应用后，应重视技术的应用探究，不断提升制造与设计的质量，并通过有效的管理手段，实现技术的改进，从而为企业发展创造更多的经济效益。

1 数字化技术在冲压模具设计与制造中的具体应用

现阶段，数字化技术实现了冲压模具设计与制造全过程的应用如图1所示，有效提升了冲压模具设计与制造水平，但也看到其对模具开发的制约。从数字化技术的应用来看，其中涉及到计算机辅助设计技术、辅助制造技术、数字化编程等多项关键性技术，具体来讲如下：

一是，计算机辅助工程技术。当前数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用主要突出同步开发，在设计与开发过程中贯穿冲压工艺，从而全方位分析产品工艺以及冲压工艺性能，这样在开发与设计过程中都可以保障冲压工艺得到合理利用，从而快速形成产品，提高了生产效率。但是这一个过程涉及到多个环节，需要计算机辅助计算的帮助才能实现同步进行。因此，借助数字化技术中计算机辅助工程技术，在了解整个冲压工艺流程的物理规律下，利用该技术真实反应以及模拟出模具与板材之间相互作用的过程，从而分析其关系以及变形的原因[1]。并配合使用有限元方法、非线性理论等实现计算机辅助工程的高效利用，最终在行业内部形成了通用软件，这些软件在模具设计环节可以对构成部件的成形进行准确而快速的预见，避免设计上出现问题，提高了设计效率。

二是，參数化程编技术。随着社会对冲压模具需求量的增加，要求模具在设计以及制造环节也要提速，数字化控制已由单纯型面加工逐渐向结构面等全加工方向发展，从而使模具加工制造的小切深、高进给；精度控制严格；打磨次数多；试模工作量大的特点更加突出。但在参数化程编技术的支持下实现了高速加工技术，其对改进上述问题，提升模具加工质量，减少变形问题的出现有着重要的作用。而且在应用过程中大大提升了模具制造的自动化水平，保障精度以及加工效率实现预期目标。具体的程编步骤为：一是，使用编程软件；二是，通过FTP等网络导入软件将信息导入现场数控加工中心；三是，利用机床在线监测功能以及测量机的测量功能进行加工；四是，加工中反馈并更新信息到NC程编数据库，包括刀具库、机床库、零件数据库；五是，在回收到编程软件中。整个过程中可以实现信息的快速同步，保障各个生产环节衔接的顺畅，从而提升冲压模具制造的稳定性与可靠性[2]。

三是，模块化设计技术。这项设计技术的应用是提升冲压模具设计效率的关键，对设计工作来讲，结构设计是难点与重点所在，由于其内容较为复杂，必须保障设计的合理性以及准确性。传统的设计方法中，由于不能实现全数字化的分析，容易在细节上出现错误。随着现代信息技术的发展，逐步实现利用CAD、CAM等一体化设计技术，可以在一个软件内进行交互绘图，但是这类软件在设计过程中需要借助其它软件修改设计缺陷，所以延长了设计周期，这在一定程上会影响到设计质量。但是目前在设计中应用UG、PROE等计算机一体化设计软件过程中，实现了整个设计过程中的数字化，与传统设计软件相比，其最为先进的部分在于可以实现参数化模块，利用参数进行设计模块表示，极大的避免了参数出现错误，而且在设计前可以将导板、导柱、冲头等关键部位的设计标准提前导入软件的数据库中，这样直接通过在线数据查找即可以制成设计模板，有效的提升了设计精度以及设计效率。

四是，数字化装配技术。现阶段，通常使用四种方法进行冲压模具装配，第一种是分组装配法、第二种是互换装配法、第三种是修配装配法、第四种是调整装配法。但是传统在无数字化技术支持情况下，需要到使用现场进行装配，受多种因素的影响，容易导致单件的精度以及表面受损，从而造成损失。但是数字化环境下进行冲压模具装配，可以利用数字化技术对模具单件进行精加工，直接在线对加工完成的模具精度进行检测，从而能够及时发现问题做出处理，避免在实际应用中耽误工作进度[3]。随着数字化技术的普及，冲压模具的数字化装配有了更为广泛的应用，其中最广泛应用的方法是修配装配法，在整个安装过程中，根据既定的标准对冲压模具涉及的所有部件进行尺寸检测，避免在安装过程中出现间隙，从而提升模具各个部位的匹配性，而且利用这种方法，有效的提升了装配效率与装配速度，可以为模具生产与设计争取更多的时间。

2 数字化技术在冲压模具设计与制造中的管理

目前，数字化技术在我国冲压模具制造行业的应用越来越广泛，其可以集成模具设计、模具分析、模具制造、模具质量检测等功能于一体，对模具存在的整个生命周期进行控制，但是为了保障每一项功能的有效执行，也需要通过信息化管理提升数字化技术应用的科学性与有效性。企业在利用信息数字化技术对冲压模具设计与制造进行管理过程中，重点应关注两个方面，即技术管理与生产管理，技术管理主要应用计算软件针对模具设计、制造等过程中进行仿真，从而全面进行管理与控制；而生产管理是在技术管理基础上实现信息化，常用的管理系统有ERP、MES等。具体管理体系的建立有以下几个方面：

一是，构建产品数据组织模式，在产品整个生命周期范围内始终保持数据的一致性[4]。利用PDM、CAPP等管理系统存放模具设计与制造数据档案，并对模具类型进行划分，建立BOM结构，并在该结构中存放与模具设计、制造相关的文件，例如模具三维模型、设计任务书、更改单等内容，这样在查找数据过程中直接输入模具型号编码其可以出现全部信息，快速的获取到产品的各项参数，无论在任何生产环节下，按照此方式搜索产品型号则可以始终保持模具数据的一致，从而避免在生产环节出现质量问题。

二是，构建项目管理平台，优化生产调度。模具生产大部分有车间完成，所以车间管理也是影响模具制造质量的一项重要要素，大部分车间管理都局限在依照生产进度计划以及客户订单要求进行生产，保障项目的质量以及生产时间满足要求，但是从模具接单、设计到具体的生产其中存在多个单独环节，这些环节都会出现各种各样的因素影响最终的模具生产，因此，新的管理模式必须将涉及的环节联系在一起，而利用ERP、MES等管理系统，构建统一的管理平台，将销售、生产、设计等多个部门集成到统一的管理平台上，生产部门可以从模具下单开始利用计划排产、物料跟踪、生产调度等多项功能实现全方位管理，构建计划层与控制层沟通的桥梁，从而保障计划与实际生产情况相符合，这样才能实现高效、高质量的车间管理，并保障生产的顺利进行，实现整个生产过程对资源的优化配置，降低企业的生产成本。

三是，构建共享体系。冲压模具制造行业具有一定的专业性，企业在生产发展中需要不断了解国内外的先进技术，不断对本企业的生产工艺流程进行优化，相关技术软件进行更新。因此，需要构建共享平臺，实现模具设计、工艺以及制造的对接，在设计以及模具生产过程中情况及时进行相关数据贡献、经验传递，并且在每完成一个项目中，需要所有参与项目工作人员能够总结自己的经验，对优化企业的生产与发展提出建设性的意见，从而不断积累企业的智力资产，为实现企业的长足发展提供持续性的动力支持[5]。

四是，冲压模具生产管理应以电子化流程存在，这种形式可以在管理结束后以及项目完成后重新对管理过程进行追溯。也就是说，电子化管理流程，能够保留管理过程中的所有痕迹，任何工作人员以及任何行为都会保留信息，一旦在模具生产过程中出现问题，审批人员可以直接通过追溯电子化流程，分析出现问题的原因，并直接找到该环节的负责人，快速了解情况，对问题进行处理，从而减少企业的损失以及对企业造成的影响。

此外，数字化技术对模具的开发有一定的限制，完全实现标准化的设计与制造，增强了模具生产的重复性，这样会对设计人员以及生产人员的工作情绪、能力造成影响，所以，企业在发展过程中要始终注意工作人员的素质，并不断组织设计人员与制造人员进行专业的培训，合理应用数字化技术，并结合新的工作方式发挥创造性。

3 结语

综上所述，随着冲压模具应用需求量的增加，冲压模具制造行业也认识到能力的提升才能保障产品质量与企业的品牌形象，所以引入数字化技术逐步提升生产力，从设计以及生产环节控制质量问题，实现发展上质的飞越。但是利用数字化技术要保障其功能以及作用的充分发挥，及时对其中存在的不良情况进行改进，从而为实现企业的长足发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]魏健民.浅谈数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J].科学技术创新，2018，30（19）：152-153.

[2]秦现磊，陈清奎，高博，等.基于沉浸性《冲压工艺与模具设计》数字化课程设计[J].模具工业，2018，26（1）：70-72.

[3]鲜小红.基于Dynaform的印涂铝盖冲压拉深模具间隙的数字化设计技术[J].锻压技术，2017，24（1）：41-46.

[4]鲜小红.基于Dynaform的印涂铝盖底部圆角的数字化设计技术[J].锻压技术，2016，19（11）：143-148.