智能化模具制造与设计应用问题研究

郑子豪?林永贞?曹琛

摘要：随着计算机的发展与应用，智能化的模具生产与制造广泛应用，传统的模具设计和制造方法被逐步摒弃。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，主要指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的一种装备，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冲压模具，优势明显。

关键词： 智能化;模具制造;机械设计;汽车零部件

1 概述

利用计算机外部设备，开展程序设计工作，结合现有的模具设计技术与相辅相成的工艺，整合并运用各类专业技术，对设计工作不断的改进、优化、升级，全面应用高速运算，并承担存储的功能，实现汽车模具设计与制造的智能化应用，已然成为当代汽车模具开发设计人员不可或缺的工具。纵观我国的汽车制造业，辅助设计（CAD）、辅助工程（CAE）、辅助制造（CAM）等三类智能化模具制造的技术基本涵盖了我国现有汽车模具设计和制造的主要智能化技术。在多种计算机操作系统下工作，对CAD 系统进行二次开发，建立标准数据库、企业专用标准件库等，能够使汽车模具的设计智能化程度更高。CAE 是一种偏重于模具制造过程分析的技术，将生产中的不同环节信息集成，用静态和动态的分析手段，解构复杂的产品结构强度、刚度、热传导、弹塑性等，并对其进行优化。CAM 技术既承担指导汽车生产规划、控制生产设备和处理运行数据的作用，又同步开展物料流动、产品检测等相关配套工作，还不忘参与仿真和模拟制造，提升、优化生产工艺参数的同时，还能实现发现存在的隐患，提前制定解决方案，使成产过程的失误率大大降低。

2 汽车生产中智能化模具设计的应用

汽车保险杠模具设计。保险杠作为汽车零部件的重要成员，用于生产它的模具是汽车生产中常见的大型模具，制作过程中的塑料溶体加工工艺与制作流程非常繁琐，生产过程中的正确性与合理性更是浇注系统设计的重中之重，塑料压力、温度变化都对其影响甚多，可以说直接决定着所出品模具的质量与品质。与此同时，设计浇注系统的过程中必须控制好浇口的数量及位置，确保其符合各项尺寸和形状的标准及规定。这个过程中如出现质量问题，Moldfow 软件可对保险杠模型进行CAE 模拟分析，能够有效改善注塑模浇口位置，预防保险杠生产可能出现的各类质量问题。

汽车灯具模具设计。汽车灯具制造需要一种复杂的曲面注塑模具，属于高端技术，因市场需求逐年上涨，利润增多，该磨具的制作专业性显著提升。当前，汽车工业的发展极速，通过智能化手段对灯具的模具进行升级改造，能够很好适应市场需求，从而为生产者带来更多收益。随着，车灯类型的不断增多，且美观度越来越强，曲面流线也更加的复杂，装配度也更加精细。车灯模具的制造企业需要积极地引进智能化的设备，提高设计的美感，提升模具制造的精准度及生产效率。

汽车门把手注塑工艺模拟分析。汽车的塑件壁厚差较大，一般的注塑工艺会使其在壁厚的部分产生较大收缩，整体的表面质量会受到较大的影响，生产过程中需选择气铺注塑成型，利用空气把圆弧处吹空，同时采取保压措施，避免表面出现收缩的情况。

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。

其他冲压模具。汽车零部件的生产过程中，哪些尺寸较小的零部件的生产与设计，往往采用一模多出的模具设计制作產品，操作一次即可获得多个产品，产品生产周期大幅缩短，工作效率快速飙升。对比运用CAD/CAE 复合技术的模具设计方案，未采用该项方法的模具方案设计，冲压产品的废品率明显较高，模具使用发生故障的次数也非常多，甚至模具的使用寿命也会会大大缩短。

3 智能化模具制造与设计的质量控制措施

优化设计理念，提升汽车零部件质量。在设计方案时，需要对汽车零部件的材料选择进行严格的控制，并且要根据不同的材料进行工艺的设计和检验，以此来提高汽车零部件的质量。例如，在汽车刹车盘的设计过程当中，需要根据其使用条件和需求选择合适的材料，该种材料需要有较强的耐磨性和韧性，并且也要具有一定的耐高温性能。加工该种材料过程中要进行严格的控制，使用形状合适的模具，从而提高汽车零部件的制造质量。

采用先进的制造技术。先进的制造技术是保障汽车零部件质量的关键。在汽车制造过程中，需要用到大量的零部件，这些零部件的种类繁多，在材料、加工技术、加工条件上都有不同的要求。因此，为了提高零部件的制造质量，相关企业应当引入先进的技术，提高汽车制造人员的专业技术能力和水平。在进行制造的过程中，需要根据相关设计方案进行严格的操作，例如在一些精密零件的制造过程中，需要利用智能数控加工中心进行制造，以此来提高零部件的精密度。除此之外，先进技术的应用还能够有效的提高汽车零部件的生产效率，实现零件的大规模生产，也便于后期的质量检测。

采用自动化检测技术，加强在线质量检测。在汽车的制造过程中，质量检测是汽车安全性的重要保障。基于PLC的自动化检测技术，能够对汽车零部件进行多方面全面检测，并且检测效率较高，在批量生产当中能够快速地剔除出其中所存在的残次品，这对于汽车零部件质量的提高有着重要的意义。

4 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。

参考文献

[1]计算机技术在汽车冲压模具设计与制造中的应用研究 [J]. 付林.  时代汽车. 2020（05）