数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用分析

吕建中

（台州市科技馆，浙江 台州318000）

现阶段，我国经济发展异常迅猛，在科学技术的带动下，机械制造业也迎来前所未有的发展局面。与此同时，数字化技术也得以被广泛应用到冲压模具的设计和制造工作之中，进而使机械制造变得更加智能化、自动化。可以说，在机械制造业发展中，数字化技术起到了巨大的推动作用，并且，随着更多先进产品的出现，人类的生产生活也将变得更加智能、便捷。

1 数字化技术在冲压模具设计及制造中的应用优势

1.1 提高加工效率

在冲压模具制造过程中，通过数字化技术的应用，可使以往的加工方式得到彻底转变。一直以来，冲压模具的制造方法过于单一，而且实施过程中的局限性非常大，这也造成冲压模具的废品率非常高，加工效率低下，这难以满足我国现代制造业的发展需求。随着数字化技术的应用，人们能够利用数控机床来对模具结构进行三维空间式的加工，进而使模具加工精度大幅提高，成品率也有了很大提升。通过三维加工，能够对模具进行网格化细分，从而确保在加工过程中能够针对不同的加工位置来进行加工量控制，进而有效避免了加工量偏差问题的出现，这也使加工型面以及试模工作量能够大幅减少，进而使模具精度得以显著提升。在选择刀具过程中，利用数字化技术，还能结合模具的具体加工位置来设置加工精度，进而确保刀具的选择与应用能够满足模具的加工要求，而且不需要花费更多的费用。

1.2 提高设计精度

在冲压模具设计工作中，往往需要技术人员对冲压件的冲裁力进行计算，而技术人员在解决该问题时往往会结合自身的工作经验来进行，但这也造成技术人员一旦出错，便会给冲压模具的整体质量带来极大影响，进而给企业造成很大的经济损失。而通过数字化技术的应用，则可使该问题得到有效的解决，尤其是通过仿真模拟手段，能够大大便捷冲压模具的设计过程，从而提高设计准确率，使冲压模具能够得到科学而合理的设计，既使模具的设计成本得以降低，也在很大程度上提高了模具的设计与制造质量。数字化技术以计算机为辅助设备来开展模具设计工作，其通过参数化设计方式来形成冲压模具的结构，并且可实现对冲压工艺的参数化控制，这也使冲压模具的设计及制造变得更加便捷，同时也能有效减少或避免设计错误的出现。

1.3 降低损坏几率

在对冲压模具进行装配时，其装配方法有四种，即互换法、调整法、分组法与修配法，在应用不同的装配方法时，需要结合不同的装配情形，通过装配方法的灵活运用，以此确保模具的合理装配。而数字化技术便可依据相应的顺序，并结合冲压模具的装配情况，采取适当的装配方法，进而使模具加工精度更高，同时也能减少冲压模具在装配过程中出现的损坏几率，进而使企业对冲压模具的制造成本得到有效节约，在提高了企业经济效益的同时，也能使企业在市场中具备更强的竞争力。

2 数字化技术在冲压模具设计及制造中的关键技术

2.1 冲压成型技术

冲压成型技术又被称之为CAE 技术，该技术通过分析模具在冲压成形时所存在的内在规律，利用计算机软件来对冲压过程进行测算，以此保障冲压模具的制造质量。CAE 技术通过Auto-Form/PAM-STAMP 等专用软件来对模具冲压成形过程中的材料流动、回弹、残余应力、厚度变化等进行模拟，而技术人员只需对模拟结果进行观察和分析，便可找出模具在冲压成形过程中存在的不合理之处，通过对冲压参数进行相应的调整，以确保模具的设计与制造得到合理的改进，进而为后续工序的顺利开展提供保障。

2.2 快速设计技术

一直以来，我国在对冲压模具进行设计与制造时，仍旧普遍采用CAD 技术，这也导致设计人员在进行交互绘图和造型层次安排时过于依赖自身的工作经验，进而造成模具设计过程中潜在的质量缺陷无法被及时的发现和改正，这不仅延长了冲压模具的设计时间，对冲压模具的制造质量也会产生不利影响。数字化技术的应用，使许多先进的工业设计软件出现在人们面前，UG/PROE 软件便是其中一种，该软件可实现对冲压模具的模块化设计，并可有效解决上述问题。设计人员在应用该软件进行冲压模具设计时，能够对模具中的标准件，如导板、导柱等按照不同的规格来进行分类与统计，同时还能对模具中的各个零件进行参数化处理，以此生出对应的模板，并将其存储到结构库中以便于随时调用。此外，该软件还能细化模具的设计要求，其能够依据厂家提出的不同要求、模具在冲压过程中的工艺要求等，在结构库中对相应的模具、标准件等进行随时的调用与组装，从而实现对冲压模具的快速设计。

2.3 高速加工技术

高速加工技术也是冲压模具设计及制造中数字化技术的一种，以往的数控加工只能进行型面加工，这也导致其加工效率非常低。在模具需求量不断增加的背景下，高速加工技术也由此出现，利用该技术不仅能够进行型面加工，还能进行结构面加工，而且其加工过程能够进行参数化控制。该技术采用小切深、高进给的方式来提高模具表面的加工精度和质量，进而使加工人员不需要像以往一样进行大量的打磨和试模，从而有效减轻了加工人员的工作强度。除此之外，高速加工技术还能利用小刀具来对模具进行细节加工，进而在减少刀具损耗的同时，还能节约大量的成本。最后，高速加工技术不需要像以往的加工技术先进行精加工，然后进行淬火，其可直接对淬火钢进行加精工，进而精简了不必要的加工环节，大幅提高了冲压模具的加工效率。

2.4 自动装配技术

自动装配技术也是数字化技术中的一种关键技术，其通过在线测量软件来对模具中的上下模座导向以及导柱精度进行记录与对比，然后针对检测误差来进行相应的调整，以确保冲压模具的装配能够满足规定标准要求。

3 数字化技术在冲压模具设计及制造中的应用分析

3.1 项目管理

在冲压模具设计及制造中，以往的项目管理需要以订单要求为依据来进行生产操作，在此过程中涉及到接单、设计、生产及调试等诸多环节，而且需要工作人员进行数据采集和管理控制，但因项目中包含的模具高达几十、上百个，并且这些模具都要进行前期设计、制造与调试，这使项目管理工序变得非常繁琐，模具质量也难以得到可靠保证。而通过数字化技术，则可在ERP/MES 系统的应用下，使冲压模具项目得以在统一平台上进行管理，这也使订单、管理、生产调度、计划设计、投入排产等工序能够借助于该系统来进行集成化操作，并可实现对各个环节的有效监管，从而提高了企业的管理水平，保障了冲压模具的生产效率。

3.2 数据管理

在数据管理方面，通过PDM/CAPP 软件能够实现对模具设计与制造中各种数据的管理，利用数字化系统，能够以冲压模具的不同规模来构建相应的BOM结构数据库，以使冲压模具中的各种数据得以关联起来，并且这些数据还都存储在一个统一的数据库中，这样在保存数据时便可实现网络同步，从而确保数据的安全性、一致性和及时性。

3.3 经验管理

应用数字化技术，能够使企业的模具设计方案更加具有特色化，其利用数据库来对冲压模具的制造工艺及其加工参数进行统合与归纳，并通过数字化管理平台来实现统一管理。同时，通过对企业在生产管理过程中的文化理念进行提炼，使冲压模具的设计与制造能够更好的为消费者服务。企业则凭借自身的经验管理来不断积累生产经验，并且在数字化技术的应用下，也加强了和其他企业间的沟通与交流，进而使冲压模具的设计与制造经验得到了更大范围的共享与利用。

结束语

总而言之，科学技术的发展，使数字化技术被广泛应用到冲压模具设计与制造之中，利用计算机实现了对冲压模具的辅助性设计与制造，从而使冲压模具的加工工艺及其结构得到了有效改善，最大限度的减少了设计错误的出现，模具的设计精度及质量都有了很大提升，使冲压模具的设计及制造工作能够得以顺利开展，企业也在数字化技术的应用下提高了自身的核心竞争力。