數(shù)電模具的發(fā)展前景和方向

郭楷丹

摘 要 數(shù)電模具是目前電子與模具相結(jié)合的一個(gè)專門學(xué)科，它是隨著模具加工高精度、高強(qiáng)度和高硬度的要求而發(fā)展起來的。在數(shù)電控制領(lǐng)域，對于模具的精加工已經(jīng)不是一個(gè)十分年輕的概念，然而，數(shù)電模具的發(fā)展并不僅僅局限于眼前的發(fā)展，經(jīng)過研究，數(shù)電模具還有十分廣闊的發(fā)展前景。在本篇文章中，作者根據(jù)自己多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果，與廣大讀者就數(shù)電模具的發(fā)展前景和發(fā)展方向展開討論，希望能夠?qū)ξ磥硇袠I(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞 數(shù)電模具；前景；發(fā)展方向

中圖分類號 TG7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0129-02

近年來，電子與機(jī)械的快速發(fā)展，使得機(jī)械加工行業(yè)的一個(gè)高端領(lǐng)域獲得了前所未有的新高度，那就是模具的精細(xì)加工，這也是伴隨著科技發(fā)展，為了適應(yīng)更高精度、更高強(qiáng)度和更高硬度的零部件設(shè)計(jì)和加工而發(fā)展出來的一個(gè)新的領(lǐng)域。電子技術(shù)的核心有2個(gè)：一是傳輸信息；二是進(jìn)行精準(zhǔn)控制，這正為模具行業(yè)向著精加工方向發(fā)展增添了強(qiáng)有力的臂膀。那么，就整體而言，數(shù)電模具的發(fā)展都有哪些前景呢？其發(fā)展的方向又有哪些呢？

1 數(shù)電模具的發(fā)展前景

數(shù)電模具的發(fā)展前景可謂十分的廣闊，未來將會(huì)覆蓋到大多數(shù)的工業(yè)領(lǐng)域，必然成為制造業(yè)大發(fā)展的一個(gè)重要支柱。

1.1 社會(huì)化大生產(chǎn)對數(shù)電模具的需求

工業(yè)社會(huì)最重要的一個(gè)詞匯就是“效率”，生產(chǎn)力的提升最重要的也就是效率的提升。以前10個(gè)農(nóng)民一年才能種100畝地，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的大機(jī)械化使得1個(gè)農(nóng)民能夠輕松管理上萬畝的土地，這就叫生產(chǎn)力的發(fā)展；過去一臺注射劑在一個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)只能生產(chǎn)1個(gè)零件并且精度還得不到保障，利用先進(jìn)的數(shù)電模具和一模多腔技術(shù)，一個(gè)生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)可以同時(shí)生產(chǎn)10個(gè)高精度的零件，這就叫效率的提升。如今，在很多領(lǐng)域，設(shè)備和模具的開發(fā)無法滿足人們對于大生產(chǎn)的需求。例如，對于一模多腔問題，對于流道的平衡已經(jīng)成為了一個(gè)涉及到材料學(xué)、電器學(xué)、流體力學(xué)和熱力學(xué)的一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)的研究方向，怎樣保持同一個(gè)模具中不同型腔做出來的零件外觀和性能的一致性，是數(shù)電模具需要解決的一個(gè)重要問題。另外，隨著零件精度要求的提升，模具材料、模具開發(fā)和加工工藝以及待加工材料的性能之間的匹配也是一個(gè)限制數(shù)電模具發(fā)展的重要課題，如何設(shè)計(jì)和開發(fā)出與待加工材料性能完全匹配的高精度模具，成為工業(yè)社會(huì)越來越大的訴求。類似的問題還有很多，都需要從業(yè)者積極發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，多接觸和學(xué)習(xí)其他方面和領(lǐng)域的知識，摸索出更好的模具設(shè)計(jì)和開發(fā)方法?；谝陨详U述，不難發(fā)現(xiàn)，數(shù)電模具的發(fā)展道路上還有很多座高山需要翻越，數(shù)電模具的發(fā)展仍有很好的前景。

1.2 零部件的精細(xì)化對數(shù)電模具發(fā)展的需求

數(shù)學(xué)模型、設(shè)計(jì)模型以及加工之間的差別通常決定著一個(gè)零件能否發(fā)揮出其設(shè)計(jì)效用的關(guān)鍵，這也就是加工的精度問題。通常我們可以看到，加工精度在±0.1g時(shí)，用于TGA實(shí)驗(yàn)的鋁制坩堝可以論重量來計(jì)算價(jià)格，也就是說很多值錢，但是如果將加工精度提升到±0.001，那么就可以用數(shù)量來計(jì)價(jià)了，一個(gè)重量不超過0.15g的鋁制品就可以買到5元錢。對于很多精密儀器來說，其使用的零部件的精密程度往往決定了整臺設(shè)備的精密度，并且往往對零部件的精度要求要高于整臺設(shè)備。至于這些零部件的加工，需要的是精度更高的模具，因此，數(shù)電模具加工行業(yè)永遠(yuǎn)不會(huì)沒落并且就目前看，還有很大的發(fā)展前景。

2 數(shù)電模具發(fā)展的方向

需求產(chǎn)生市場，而市場才是發(fā)展前景的最大保障。數(shù)電模具解決了其賴以生存的前景問題，那么就要考慮其發(fā)展的方向問題了。數(shù)電模具作為電控技術(shù)與模具精加工技術(shù)的結(jié)合，將會(huì)朝向怎樣的方向進(jìn)行發(fā)展呢？

2.1 設(shè)計(jì)的智能化

模具加工的源頭在于設(shè)計(jì)，這里的設(shè)計(jì)不僅僅是模具外形、型腔或者流道的平衡設(shè)計(jì)，還有更多的設(shè)計(jì)到加工順序、后處理工序的設(shè)計(jì)等。模具的后處理工序的設(shè)計(jì)能夠展現(xiàn)出設(shè)計(jì)人員和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)深厚的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和全面的材料學(xué)知識，可以說，憑借不同的思路，不同的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出來的模具很難完全一樣。于是，模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化延伸出來的智能化成為了數(shù)電模具開發(fā)的一個(gè)重要方向。運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的云服務(wù)和高速的計(jì)算系統(tǒng)，將模具的加工材料、材料性能和使用條件進(jìn)行輸入，然后由計(jì)算機(jī)智能化根據(jù)以往的模具設(shè)計(jì)“經(jīng)驗(yàn)”和案例進(jìn)行第一步的設(shè)計(jì)工作，然后由設(shè)計(jì)師針對設(shè)計(jì)模型的重點(diǎn)部位進(jìn)行有針對性的點(diǎn)檢；其次，當(dāng)設(shè)計(jì)人員將設(shè)計(jì)好的模具數(shù)模在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)程序能夠根據(jù)自己掌握的材料學(xué)和流體力學(xué)以及熱學(xué)等知識對原材料在模具中的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行模擬，以便提前找出設(shè)計(jì)的漏洞和風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)人們將一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)出來并投入到使用中后，應(yīng)該對模具的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中，以便為數(shù)電模具行業(yè)智能化的發(fā)展提供更多的“養(yǎng)分”。

2.2 開發(fā)的協(xié)同化

由于數(shù)電模具的開發(fā)和應(yīng)用在未來的發(fā)展中很可能跨越很多的學(xué)科，這也會(huì)使得一套數(shù)電模具的開發(fā)由于模具附加技術(shù)價(jià)值的增大而更加經(jīng)不起失敗。在這種情況下，一套數(shù)電模具的開發(fā)就牽扯到了更多從事不同行業(yè)研究的人們共同的參與。材料工程師復(fù)雜模具材料的選擇和甄別，力學(xué)工程師負(fù)責(zé)從專業(yè)的角度審視每一個(gè)方案的力學(xué)效果，有沒有應(yīng)力集中點(diǎn)等，流體力學(xué)工程師負(fù)責(zé)根據(jù)待加工材料的性能模擬出流體在型腔中的流動(dòng)情況和質(zhì)量分配等，有時(shí)候遇到高分子的材料還要充分考慮分子的結(jié)晶和內(nèi)應(yīng)力等。模具開發(fā)的協(xié)同化必然會(huì)成為一個(gè)數(shù)電模具開發(fā)的發(fā)展方向，在未來的發(fā)展過程中，團(tuán)隊(duì)將代替?zhèn)€人成為設(shè)計(jì)開發(fā)的主流，用來實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)并且誤差最小的模具開發(fā)工作，這也是大多數(shù)行業(yè)必須經(jīng)歷的一個(gè)階段，產(chǎn)品的復(fù)雜化要求和學(xué)科的越分越細(xì)使得任何一個(gè)人都不在有能力完成一項(xiàng)高精度模具的開發(fā)工作。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化避免了個(gè)人因素帶入的誤差。

2.3 加工的精細(xì)化

數(shù)電模具的零部件生產(chǎn)，在精確度方面要求較高，為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，數(shù)控機(jī)床的精確度和穩(wěn)定性必須得以保障。目前的數(shù)控機(jī)床技術(shù)，在一定程度上具有精確性，數(shù)據(jù)誤差控制在了可觀的范圍之內(nèi)，但是在精確度上依然有提高的必要性和可行性。時(shí)下的零下生產(chǎn)精度不能滿足實(shí)際需求，且精度的高低對模具的價(jià)值具有重要影響，這種現(xiàn)實(shí)性對生產(chǎn)精度的提高提出了必然要求；而新興的閉環(huán)補(bǔ)償控制技術(shù)、亞微米以及納米技術(shù)則為模具生產(chǎn)精度的提高提供了可行性。所以，未來的數(shù)電模具生產(chǎn)向著更高的精度發(fā)展是毋庸置疑的，且會(huì)有愈來愈多的新興技術(shù)出現(xiàn)以利于向這個(gè)方向邁進(jìn)。

2.4 運(yùn)作高速化

提高操作的速度，不僅是對時(shí)間的有效利用，也是提高數(shù)電模具生產(chǎn)質(zhì)量的有效途徑。通過其高切削的速度，數(shù)控機(jī)床可以減少震動(dòng)，提高自身的穩(wěn)定性，并且減少機(jī)床產(chǎn)生的熱量，有效避免數(shù)電模具發(fā)生熱變，同時(shí)對主軸的切削力度形成弱化影響，減少主軸的損耗，這些有效促進(jìn)了數(shù)電模具生產(chǎn)的精度，所以，操作高速化具有現(xiàn)實(shí)必要性。此外，高效的主軸系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)、切削床具剛度的提高、運(yùn)算和通信能力的有效提高，為操作向著高速化發(fā)展提供了可行性。

3 結(jié)論

任何行業(yè)的發(fā)展都必然面對團(tuán)隊(duì)取代個(gè)人，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)取代個(gè)人習(xí)慣的過程，數(shù)電模具也不例外。在未來的發(fā)展過程中，從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)始終堅(jiān)信本行業(yè)的發(fā)展前景，同時(shí)順應(yīng)時(shí)代潮流，才能夠在改革和發(fā)展的巨大浪潮中與時(shí)俱進(jìn)，對于個(gè)人和整個(gè)行業(yè)的整體發(fā)展都是極其有益的。

參考文獻(xiàn)

[1]申麗國，張昆，黃征.國外數(shù)控技術(shù)的研究動(dòng)向和發(fā)展趨勢[J].制造業(yè)自動(dòng)化，1996（2）.

[2]田淑珍，全成斌，李山山，楊士強(qiáng).基于實(shí)驗(yàn)平臺的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015（5）：195-198.