智能化模具制造与设计在汽车生产中的应用研究

罗东

摘要：现代化汽车工厂设计是一项复杂的系统工程。作为整车四大工艺中较为典型的焊装工厂，既涉及工艺、设备、工程及物流等专业，又要满足产品多样化、个性化趋势下的柔性化、高节拍、节能环保等需求。2015年中国发布了《智能制造2025》规划，促进了装备智能化、数字化的高速发展，也深刻影响着汽车工厂设计规划方式。

关键词：智能化;模具制造;设计;汽车生产;应用研究

引言

汽车是机械制造领域的重要产品。在整车厂生产过程中应用智能制造技术，提升了汽车自动化生产技术的先进性，有助于提升我国汽车制造生产质量与效率。智能制造技术利用相关技术手段和设备替代人工操作，减轻了整车厂生产技術人员的工作压力，显著提升了整车厂的制造生产效率。因此，研究分析整车厂智能制造过程非常重要。

一、智能化模具制造与设计的发展现状

21世纪以来，我国的汽车产业得到了十足的发展，增长势头迅猛，已然成为汽车生产与销售的佼佼者，这一切得益于数字化进程和计算机发展所带来的汽车制造与设计的智能化。纵观整个车身，我们不难发现90%以上的汽车零部件依托于冲压成型方法来完成制造与生产，其设计水平对车辆的性能和质量能直接影响车辆的性能。随着计算机的发展与应用，智能化的模具生产与制造被广泛应用，传统的模具制造与设计方法被逐步摒弃。性能好、质量优、生产周期短、制造成本低的智能化的模具制造与设计，为我国汽车制造与销售的飞速发展提供了先天条件。汽车冲压模具是汽车制造与设计工艺中的重要组成部分，通过冷冲压的加工工艺，将金属原料加工制造成汽车装配零部件，主要用于制作车顶覆盖件、车门内板，以及形状尺寸复杂的非标准零部件。

二、智能化模具制造与设计在汽车生产中的应用

2.1虚拟化与监控技术

智能制造系统中利用多样化且先进的技术手段，能够模拟分析汽车制造产品的生产设计整体过程，然后通过仿真模拟运行汽车整车制造生产方案，提前预设生产制造方案运行中存在的问题和隐患。若生产过程中存在异常情况智能制造系统会根据实际情况进行智能分析与合理调整，修改异常问题，指导整体仿真模拟运行效果，从而达到汽车生产产品的质量要求标准，并在确认无误后进行虚拟化生产。这样可在制造生产期间充分利用资源，降低生产制造操作偏差问题出现的概率。另外，智能制造期间各个生产环节管理部门都能够监测制造过程，使得整车厂能够利用车间中的个人计算机（PersonalComputer，PC）实时掌握生产工艺参数运行情况，以保证生产工艺参数与产品制造质量要求保持一致。智能制造能够综合分析汽车加工方案的可行性和成本，全面提升制造生产方案的合理性、可行性以及经济性。

2.2汽车覆盖件冲压模具

汽车覆盖件是汽车重要的零部件，汽车的车身和驾驶室的表面构件均会用到该部件，一般会按照作用部位的不同分为外覆盖件和内覆盖件。其中，裸露于车身的统称为外覆盖件，包覆在车体的其他位置的统称为内覆盖件，车辆的饰品和骨架覆盖件等汽车零部件多属于内覆盖件。作为汽车行驶中的动能来源的引擎，其覆盖件——引擎罩属于标准的内覆盖件，多利用UG软件平台，CAD技术&CAE技术协同应用，辅以Dynaform进行专业的模拟分析，使用VC++编程语言一起完成汽车引擎罩的设计和制造。通常情况来讲，汽车覆盖件的界面设计由UIStyler完成，通过该项技术的使用，其界面风格能够与UG保持一致，便于设计人员的实操。

三、智能化模具制造与设计在汽车生产中的应用策略

3.1加强数据和网络安全管理能力

在强化数据安全管理能力方面，《意见》明确企业应当建立健全汽车数据安全管理制度，依法履行数据安全保护义务，实施数据分类分级管理，加强个人信息与重要数据保护;建设数据安全保护技术措施，确保数据持续处于有效保护和合法利用的状态，依法依规落实数据安全风险评估、数据安全事件报告等要求;在中华人民共和国境内运营中收集和产生的个人信息和重要数据应当按照有关法律法规规定在境内存储，需要向境外提供数据的，应当通过数据出境安全评估。在加强网络安全保障能力方面，企业应当建立汽车网络安全管理制度;具备保障汽车电子电气系统、组件和功能免受网络威胁的技术措施，具备汽车网络安全风险监测、网络安全缺陷和漏洞等发现和处置技术条件，确保车辆及其功能处于被保护的状态，保障车辆安全运行;依法依规落实网络安全事件报告和处置要求。

3.2不断提高自动化制造水平

当下，伴随着技术水平的不断提高，我国许多传统行业的改革深入进行。许多机械制造企业采用了数控加工制造技术，购入了数控机床等相关的技术设备，完善了基础设施建设。在具体的操作中，借助该技术减少人工操作带来的失误，大大提高了施工的精准度和效率，减少了对机械设备的损耗，一定程度延长了设备的使用寿命，降低了生产成本。与此同时，通过该技术可以更好地提高企业机械自动化制造水平，将不同的技术融合使用，减少工具更换时造成的设备损耗，大大提高了数控机床等设备的使用效率，一定程度上保证了机械模具和产品的质量，有利于该行业的进一步发展。

3.3完善模具制造的工艺规范

在未来的模具制造应用领域当中，需要进一步缩短产品和模具的开发制造周期，因此结合实际的装备加工要求，需要从多个方面进行效率保障。首先是要具备良好的冲压加工工艺，通过刀具选择和编程方法减少粗加工消耗的时间;其次是通过各类模具的工序要求选择加工参数;最后是让数控加工程序的编制标准更加符合技术要求。尽管数控加工和普通加工在工艺层面上差异并不突出，但数控加工应用时本身要考虑两个方面的特殊要求，一是普通加工当中对于工艺的特殊规范性需求，二是数控加工编程的自身特征。总体而言，此类数控加工的难点主要集中在工序和工步的顺序安排，且模具加工制造本身要涉及产品开发设计和程序编制等非常复杂的技术流程，最终通过数据加工和调试工作生产出合格的模具。

3.4完善智能生产

光纤生产的构成分为：（1）工业控制计算机通过集线器与电源控制柜相连，电源控制柜为整个生产线提供电源供应，其稳定性和可靠性对于安全生产尤为重要，工业控制计算机运行的组态软件系统实时监控电源的工作状态;（2）工业控制计算机通过集线器与现场的四台PLC设备相连，每个PLC设备通过以太网与变频器组网，现场传感器与PLC连接，采集现场数据，通过PLC将数据上传到工业控制计算机内，组态软件系统实时采集现场数据，同时现场人员通过组态软件系统控制现场设备运行状态;（3）通过交换机，内部局域网与企业网络连接到一起，企业内部可以实时查看生产情况，提高了智能化和自动化程度。现场局域网采用工业以太网的方式连接各个设备，局域网与外部网络通信采用服务器的方式，从而隔离了局域网和外部网，保证了生产安全，同时实现了局域网和外部网的通信。

结束语：

当下，智能化的快速发展促成了计算机技术在模具设计与制造中更为广泛的应用，互联网的飞速发展加速了世界各国、各个企业间的交流频率，汽车模具的设计与制造，特别是三维设计与数字化控制将是未来行业发展的主流趋势;将智能化的模具设计与制造过程和项目管理、客户关系管理、财务系统管理等结合起来，综合考虑，运用现代化的管理观念，必将会推动汽车模具行业的跨越式发展。

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