沖壓模具設計和制造中的數(shù)字化技術應用研究

摘 要：近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國機械制造業(yè)發(fā)展迅猛，我國的沖壓模具企業(yè)逐漸實現(xiàn)數(shù)字化、智能化，且隨著數(shù)字化技術的應用，我國機械沖壓模具設計水平不斷提高，但其與發(fā)到國家仍舊存在一定的差異，文章研究沖壓模具設計和制造中的數(shù)字化技術應用，以此來改善傳統(tǒng)的模具，促使我國沖壓模具的高速發(fā)展。

關鍵詞：沖壓模具；數(shù)字化技術；設計應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.009

0 前言

目前我國以航空制造業(yè)和汽車工業(yè)為主的機械類制造業(yè)發(fā)展迅速，促使我國沖壓模具以年20%的速度持續(xù)增長。沖壓模具本質(zhì)上屬于技術密集型產(chǎn)品，沖壓生產(chǎn)中的沖壓產(chǎn)品的智聯(lián)、生產(chǎn)效率等與模具設計具有較大的關聯(lián)，大力發(fā)展模具的數(shù)字化設計與制造技術的分析與研究，將數(shù)字化技術廣泛應用在模具工業(yè)中，促使現(xiàn)代機械制造業(yè)得到快速發(fā)展。

1 沖壓模具設計和制造中的數(shù)字化關鍵技術

在沖壓模具的使用上，要將數(shù)字化技術應用在模具制造的全過程，實現(xiàn)自動化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發(fā)。模具制造的數(shù)字化技術主要是將計算機技術應用在模具制造的過程中，實現(xiàn)每一制造環(huán)節(jié)的精確控制，從而滿足沖壓生產(chǎn)的要求。數(shù)字化關鍵技術具體包括以下幾種：

（1）沖壓成形CAE技術。沖壓成形CAE技術本質(zhì)上是利用計算機技術制造計算機軟件，并將計算機通用軟件應用在模具自動化質(zhì)量控制過程中，促使該技術能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應用在模具制造過程中，通過計算機分析、模擬機械用材的流動、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來對模具產(chǎn)品零件的成形、工藝設計進行準確的預見和建議，實現(xiàn)模具的形變。

（2）模塊化的快速設計系統(tǒng)。對于沖壓模具的制造與設計，要重視結(jié)果設計，能夠?qū)⒓夹g系統(tǒng)應用于模具制造上，提高模具設計的質(zhì)量。如隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，沖壓CAD/CAM的一體化技術應用在模具設計上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。

CAD通用軟件主要是應用在交互繪圖和造型層次的設計上，一般是以模具設計人員的設計經(jīng)驗為主來進行模具繪圖和造型設計，這種軟件設計方法不能夠及時發(fā)現(xiàn)模具設計中的不足之處，一定情況下會延誤模具設計周期，影響模具的設計質(zhì)量。因此在數(shù)字化關鍵技術的使用上，可以將模具設計的技術結(jié)合起來，彌補單一技術應用中的不足之處。

2 沖壓模具設計和制造中的數(shù)字化技術的優(yōu)點

（1）數(shù)字化裝配技術的優(yōu)點。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調(diào)整裝配發(fā)等具體內(nèi)容，在模具設計上，可以將這四種裝配法按照先后順序應用在設計環(huán)節(jié)中，有利于進行精加工，減少裝配過程中模具標準件的損毀。

（2）計算機仿真技術的優(yōu)點。在傳統(tǒng)的沖壓模具設計上，高度鋼材在循環(huán)加載條件的作用下，會產(chǎn)生較強的包辛格效應，而計算機仿真技術的應用極大程度上改變了沖壓設計現(xiàn)狀，通過計算機仿真模擬將設計參數(shù)設計在固定范圍內(nèi)，進行沖壓設計，提高了模具設計的精確度。

（3）數(shù)字化參數(shù)的程編優(yōu)點。參數(shù)化程編應用在沖壓模具的加工制造上，在數(shù)字化技術的作用下，逐漸從單純的型面加工擴展到結(jié)構(gòu)面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變?yōu)楦哌M給，有效改善工件加工質(zhì)量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細節(jié)制造，以此既滿足模具的設計精確度要求，也有效降低使用費用。

3 沖壓模具設計和制造中的數(shù)字化技術的應用

3.1 軟件技術在模具產(chǎn)品設計同步工程中的應用

在模具產(chǎn)品的同步開發(fā)中，要想滿足沖壓模具的建設要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發(fā)過程中。在沖壓模具的開發(fā)設計上，要求設計人員全員參與，從沖壓模具的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品的沖壓技術再到模具的具體開發(fā)，都要依據(jù)沖壓成形的物理規(guī)律進行模具設計，借助計算機數(shù)字化技術真實的反映模具與板料的的關系，并將計算機軟件應用在模具變形設計的全過程中。

在沖壓模具的設計上，可以應用非線性理論、有限元方法以及各項計算機軟硬件，以此來對產(chǎn)品零件的成行進行精確的預算，全面提高沖壓模具的技術機控制質(zhì)量與效率。

3.2 模塊結(jié)構(gòu)化的快速設計應用

在數(shù)字化技術使用上，要預先消化模具的任務要求（沖壓要求），結(jié)合現(xiàn)場模具生產(chǎn)經(jīng)驗，應用模具結(jié)構(gòu)庫，進行模具的初設計；其次再要進行模面設計，這一階段調(diào)用標準機械件庫，組裝成一套完整的模具。在參數(shù)化模塊設計上，要實現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復工作智能化，以此來提高沖壓模具的制造水平。

典型結(jié)構(gòu)模塊化，主要是基于模塊化的思想，對沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)進行分類總結(jié)，應用數(shù)字化技術進行模具設計參數(shù)的控制，生成智能化模板，以此在模具設計過程中完成建模；重復工作智能化應用上，主要是將模具設計過程的重復工作利用智能化模板和二次開發(fā)工具來實現(xiàn)縮短設計周期的目的，以此來實現(xiàn)沖壓模具的智能化、自動控制化進程。

3.3 信息系統(tǒng)的應用

在沖壓模具設計上，要將數(shù)字化技術應用在制造業(yè)的每一環(huán)節(jié)中，如可以將數(shù)字化技術應用在機械自動化管理、繪圖設計、參數(shù)分析、模具制造以及模具檢測中，在這一過程中應用信息化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)產(chǎn)品信息的共享，并將模具制造信息以計算機信息化的形式固定下來，從而為沖壓模具的制造設計提供借鑒意見，降低模具設計人員的工作量。

4 結(jié)語

隨著信息技術以及科學技術的發(fā)展，我國的沖壓模具已經(jīng)由傳統(tǒng)的機械模具形式轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械自動化體系，將先進的數(shù)字化技術應用在模具制造上，極大提高了我國沖壓模具的發(fā)展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進了我國沖壓模具的行業(yè)的發(fā)展進程。

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作者簡介：陶李（1990-），江蘇盱眙人，本科，助理工程師，研究方向：機械設計制造。