工业产业背景下机械模具设计与制造技术研究

曹莎莎

摘要：随着工业产业的迅猛发展，相关行业对传统机械生产制造提出了更高的要求。企业在发展过程中，必须加大技术资源、经济资源的投入力度，才能增强机械制造能力，提高企业在工业发展体系中的地位。机械模具作为一种常见的零件生产工具，在先进科学技术的支撑下，其设计与制造工艺也正由传统的机械化操作逐渐转变为智能化与信息化相整合的数字驱动设计与制造，满足了模具设计工艺及机械加工的高质量需求。本文针对工业产业背景下机械模具设计与制造技术展开了探讨。

关键词：工业产业;机械模具;数控加工;模具设计

引言

机械模具的设计制造在我國现代化事业的发展过程中发挥着非常重要的作用，特别是机械制造、机械化生产，需要机械模具的合理化设计与生产制造，来提高工程综合效率，形成完备的生产建设流程，确保项目的顺利开展。我国的传统机械模具设计与制造技术已经无法满足现阶段社会的需求，所以需要在传统的模具设计与制造基础上融入数字驱动设计，提高机械加工的质量和效率，并通过逆向工程技术思维提高项目的可行性，从而为制造行业的发展奠定良好的基础。

1.机械模具制造技术

1.1.数控加工技术的应用

数控加工技术是数字化与自动化制造技术，是在数字化程序下实现的，并以此为基础，创造出的一种先进、新颖的现代生产制造技术，是我国工业及制造业的发展中必不可少的一项技术，关乎着机械模具制造的质量与效率。经济社会的快速发展改变了群众们的消费观与价值观，需产品的消费趋势向多样化方向发展，机械模具制造中所应用到的技术也需改革、创新。与传统化的技术手段相比较，数控加工技术能节省人力、物力、财力等资源，及时调整工作目标，时刻都能注重机械模具制造生产质量与效率，行业也能树立新的概念与思想，便于更加顺利地开展机械模具制造工作，与市场创新发展目标保持一致。

1.2.优点

数控加工技术的优点，主要从以下两个方面探究：

（1）显著提升机械模具制造效率。机械模具制造工序较复杂，制造难度较大，而数控加工技术是通过数字化程序系统完成相应的加工工作，整个流程转换到“自动化”领域中，无需投入过多的人力、物力、财力，能有效提高模具生产效率。

（2）推动机械模具加工向“自动化”方向发展。通过对数字化系统合理应用，便于在生产中对各类机械设备规范操作，改变传统化生产方式，只需依据生产要求与内容，结合具体加工要求与标准，就可以在整个处理阶段规避常规问题持续性发生。

2.机械模具设计技术

2.1.CAD/CAE在模具设计中的综合应用

通常来说，模具设计需要进行草图设计，传统CAD系统受到约束限制，不能有效展现概念造型，导致其只是草图化绘图工具。现在草图技术完善，可以进行二维、三维草图设计建模，优化协调传统CAD系统与概念设计。由于模具制造一般在高温高压的环境条件下进行，需要面对恶劣的外界环境，为此工作人员需要明确计算模具的具体参数，验证并校准模具的产品特性，如强度、刚性，保证模具可以安全高效进行作业，开展冷压工序期间，可以选择圆桶、槽钢内壁的15#钢，使用冷挤压一次成型模式，借助CAE软件计算强度，优化模具设计方法，提高模具设计管理水平。

凸模顶端需要承受的压力过大，设计人员需要根据其结构特点设计，经过反复的实验，比较理论与真实数值，明确凸模高点的预应力值大小，并且在实际生产作业过程中，企业需要确保标志值是大于外界压力的，否则，会影响凸模正常工作，影响设备安全。凹模设计需要借助CAE软件的过盈量数值，进行综合应力计算分析，通过设定基本的应力值，进行基本变形量分析，得出合适的应力值。

组合模型内部零部件多，结构较复杂，需要进行内外圈的相对分析，使用CAD/CAE软件网格划分曲面微元，通常外模可以承受1684MPa的最大应力，中圈仅能承受502MPa的压力。企业可以了解材料的属性负载，使用CAE技术调整具体的材料参数，进行有效的产品预应力的计算，优化加工制造服务质量，简化工作流程。

2.2.逆向工程技术的应用

通过逆向工程技术能够有效地降低模具生产过程中出现的不合理现象，对点云数据进行有效的收集和处理，确保模型的直观化建立。该技术可以对边界和直角边的数据进行精准化的采集，根据相关的数据分析和特征认知建立更加符合实物模具的基本设计模型。逆向工程技术在模具的技术分析中发挥着非常重要的作用，不断提高模具的后期恢复水准，为整个修复工程的建立奠定良好的基础。

2.3.CAE软件的设计优势

计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）软件通过搭载计算机设备，可以利用软件系统辅助检测出机械工程中待加工产品的各类属性，如强度系数、屈曲稳定系数、塑性系数等，然后通过算法精确测定出各类力学表述的近似值。它通过与CAD技术交替应用，能够深入模拟各类机械产品的实际应用性能，得出更为完整的参数信息，以供后期机械生产及制造。

从功能角度来看，CAE软件在具体实现时，可构设出基于加工部件的立体化数据模型，并利用各类模型映射出相对应的仿真模拟，从而对建模进行精确化分析，从多个方面对模型设计及生产之间的可行性予以确定，同时提高实际处理质量。例如：在对钣金冲压模具进行设计时，CAE软件的应用工序如下，依据模具参数尺寸界定加工过程中的冲压方向，通过对加工原材料进行分析，确定出冲压过程中各种力的产生条件，分析出冲压速度、力度与静动态摩擦力的影响因子，才能在全方位的数据分析时，真正达到以不同切点为基础的数据化解析，有效规避各类数据处理过程中的误差现象，实现工艺优化、精细分析的设计优势。

结语

在工业产业的推进下，传统机械模具设计与制造工艺也必须进行转变，将技术理念、生产理念等贯彻落实到整个加工体系中，才能提高企业生产效能，真正实现以技术为驱动的设计与制造，从而满足企业生产及发展的需求，全面打造出可持续发展的规划体系，提高我国工业生产实力。

参考文献：

[1]王欢，门涛，苟维东，等.基于速度修正的协作机械臂动态避碰控制方法[J].自动化与仪表，2021（7）：38-42.

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