数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用研究

梁远君

（广西玉林农业学校，广西玉林537000）

0 引言

数字化技术能够借助相关设备对各种信息进行转化，使信息能够被计算机识别，进而实现信息加工、存储、传送、还原等。近年来，在冲压模具设计与制造中，数字化技术得到了越来越广泛的应用，使得冲压模具的整体质量获得大幅提升。由此可见，数字化技术具有显著的应用优势。

1 数字化技术在冲压模具设计与制造中的具体应用

冲压是一种凭借压力机产生的压力和模具，对各种原材料施加外力，使其产生塑性变形而获得所需形状、尺寸的工件的加工方法。

除压力机之外，模具是冲压过程中最为重要的组成部分，其质量优劣直接关系到工件的整体质量。冲压模具是一类较为特殊的工艺装备，其形式相对较多，截至目前，并没有任何一种冲压模具能够适用于所有的冲压生产，换言之，生产不同的冲压产品需要不同的冲压模具，由此推动了冲压模具设计与制造技术的发展。

1.1 计算机辅助设计技术

计算机辅助设计简称CAD，这是一项较为先进的数字化技术，它在冲压模具开发过程中的应用，使模具产品从初步设计到后续的工艺分析，直至最后的模具制造达成高度统一，不但大幅提升了设计效率，而且使模具的整体质量得到保障。应用CAD技术得到的最终模具产品，能够按照实际的生产需要在相对较短的时间内进行更改。在冲压模具设计开发的整个周期内，CAD技术可以贯穿始终，即便在最后的加工、装配等制造环节中，CAD技术仍然具有指导作用，给冲压模具的设计制造提供了可靠的数据支撑。

在冲压模具开发阶段，CAD技术的重要性逐步凸显，现已成为不可或缺的技术之一，尤其是随着CAD、CAE、CAM技术的进一步完善，其在冲压模具设计与制造的各个环节中的作用越来越大，如模具结构设计、模具表面处理、模具加工、装配等。CAD、CAE、CAM技术给复杂产品的设计提供了合理可行的冲压方案，使得各种结构复杂的产品能够在质量合格的前提下快速生产。

不仅如此，在有限元软件、非线性理论等的支持下[1]，依托强大的计算机硬件，CAD技术在冲压模具中的应用优势逐步显现，模具与冲压生产之间的结合变得更加紧密。实际生产中的冲压模具问题，通过逆向技术的运用，能够直接反映到模具的CAD模型中，设计人员可对图纸进行优化，消除模具问题，确保冲压产品的质量。

1.2 模块化设计技术

对于冲压模具而言，其主体结构是整个设计环节中的重点部分，若是模具本身的结构存在缺陷，则会直接影响冲压产品的质量，所以确保冲压模具结构设计的合理性显得尤为重要。CAD技术虽然能够在冲压模具的结构设计中起到一定的辅助作用，但由于其中涉及一些较为复杂的操作，对设计人员的经验要求较高，不但会导致设计周期延长，而且可能造成冲压模具的设计质量下降。对此，可以应用高端的计算机造型软件，如PROE、UG等，以参数化模块导入的方式，将冲压模具结构中的标准件全部列入数据系统中，包括导板、导柱、冲头等，以便设计过程中可以随时调用参数，整个设计过程具备模块化特点。

在实操中，可根据产品需求，在设计前对冲压模具的结构参数进行快速导入，根据这部分数据生成模板，不但能够大幅减少后续工作量，还能进一步提升产品的设计精度。参数化编程方式的运用，能够使冲压模具的加工质量达到标准化要求，模具结构更加稳定、可靠[2]。

1.3 数字化装配技术

目前，在冲压模具制造中，较为常用的装配方法有以下几种：互换法、分组法、修配法、调整法。以往的冲压模具通过加工中心进行加工，然后以分组法在现场进行装配，操作人员以零件装配图（2D）作为参考，对零件进行分类，随后按照先装导板、后装导柱的顺序，对模具底座及其他零件进行装配，最后进行精加合模，这样一个冲压模具就装配完成了。在实际装配中发现，这种做法存在一定的缺陷，即精加完毕后，缺少导柱精度及导滑面位置的准确性检查环节，直接合模导致偏差增加，从而使导板受拉损伤，标准件也会随之损坏。数字化装配技术在冲压模具加工制造过程中的应用，使上述问题得到有效解决。

当冲压模具精加工序完成后，可通过OMV（在线测量）获得的结果，在软件中进行统计对比，若是发现模具存在偏差，便可及时进行纠偏[3]。

国外一些发达国家在对冲压模具进行制造时，采用的是修配法，即在模具装配的过程中，直接将指定零件上的修配量修去，从而使制造出来的模具达到装配精度的要求。结合测量所得的数据，人员可对导板进行直接配模，或确保其他零件的导向间隙符合要求，这样合模装配后，能够保障模具的质量。

2 数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用效果

在冲压模具设计与制造过程中，对先进的数字化技术进行合理应用已经成为一种必然的发展趋势，并产生了显著的应用效果。

2.1 冲压模具的设计精度得到提升

数字化技术的应用，使冲压模具的设计精度得到进一步提升，模具质量得到可靠保障，生产出来的产品质量随之提高。以计算机为载体的模拟仿真技术，能够使冲压模具的设计制造过程得以简化，设计出来的模具结构更加合理，模具制造成本随之显著降低，有助于促进冲压生产效益的提升。CAD技术的应用，使模具设计的差错率有所降低，设计精度、产品质量都得到提升，数字化技术的应用效果得以显现[4]。

2.2 加工效率得到显著提高

数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用，是对传统方式的改进和突破，随着各种先进数字化技术的融入，模具加工效率得到显著提升。三维数控加工技术的应用，能够使模具的加工精度得到提升，从而使模具的本体与设计模型达到高度一致，由此使得模具的加工准确性得到显著提升，加工中一些不必要的过程得以简化，工作量随之减少，加工效率大幅度提升。

2.3 模具装配损坏率降低

冲压模具设计是为后续制造提供可靠依据，在设计合理的情况下，装配成为影响模具质量的关键环节之一[5]。以往的冲压模具装配损坏率相对较高，而应用数字化技术后，由于各方面精度的提升，装配损坏率大幅度降低，报废模具的数量显著减少，这为企业带来了巨大的经济效益。

3 结语

综上所述，冲压模具设计与制造是一项较为复杂且系统的工作，为确保冲压模具的精度和质量达到规定要求，并且缩短设计制造周期，提高作业效率，应合理应用先进的数字化技术。

未来，相关人员要加大对数字化技术的研究力度，加快开发新技术，从而为冲压模具的设计与制造提供更好的服务。