數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用與探究

李國(guó)兵 楊紅娟

（1.赫比（上海）家用電器產(chǎn)品有限公司，上海 200120；2.參數(shù)智能科技（昆山）有限公司 215300）

針對(duì)當(dāng)前的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)目前的經(jīng)濟(jì)正處于發(fā)展極其迅猛的階段，而機(jī)械制造業(yè)也面臨著巨大發(fā)展機(jī)遇，在這一過(guò)程中，沖壓模具的實(shí)際開(kāi)發(fā)以及制造技術(shù)也在向智能以及數(shù)字化方向深入發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在目前的機(jī)械制造業(yè)也扮演著極其重要的角色，進(jìn)一步推動(dòng)著制造業(yè)的不斷進(jìn)步。

1 沖壓模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

1.1 提升設(shè)計(jì)精度

在以往進(jìn)行沖壓模具整體設(shè)計(jì)中，針對(duì)沖壓件排樣以及沖裁力計(jì)算問(wèn)題等，一般都依賴于相關(guān)技術(shù)人員實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，一旦稍有疏忽，就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)，進(jìn)一步導(dǎo)致企業(yè)蒙受損失，而通過(guò)在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中合理引入數(shù)字化技術(shù)，可以輕松解決上述問(wèn)題。而伴隨著整個(gè)社會(huì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷推進(jìn)以及發(fā)展，沖壓仿真模擬技術(shù)不斷更新?lián)Q代，使得沖壓模具的制造設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)便，同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中準(zhǔn)確率也會(huì)進(jìn)一步提高，而設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也會(huì)更加合理、科學(xué)，降低模具成本，而沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量也會(huì)得到進(jìn)一步提升。此外，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將沖壓工藝以及整體模具結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行參數(shù)化，在這種設(shè)計(jì)方式中，方便快捷是基本特點(diǎn)，在沖壓模具主要開(kāi)發(fā)過(guò)程中，沖壓件設(shè)變的問(wèn)題會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，而通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，能進(jìn)一步改善沖壓工藝以及模具結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)率，提升設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度和產(chǎn)品質(zhì)量，相對(duì)于其他技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，數(shù)字化技術(shù)具有更明顯、無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

1.2 提高加工效率

在沖壓模具制造加工過(guò)程中引入數(shù)字化技術(shù)，是對(duì)以往傳統(tǒng)加工方式的一種巨大突破，在加工過(guò)程中，往往是借助比較單一的加工模式，而這種加工形式一般來(lái)說(shuō)存在較大的局限性，因此，就會(huì)造成加工效率以及加工過(guò)程中的質(zhì)量比較差，無(wú)法滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求。但在成功引入數(shù)字化技術(shù)后，如今在沖壓模具的設(shè)計(jì)中所采用的方法主要是針對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維數(shù)控加工，這可以在一定程度上提高模具加工精度，進(jìn)一步使模具實(shí)體與設(shè)計(jì)過(guò)程中輸出實(shí)現(xiàn)高度一致，而且在數(shù)字化三維模具構(gòu)造過(guò)程中，針對(duì)模具各部分具體的加工精度已經(jīng)進(jìn)行了細(xì)致區(qū)分，可以有效把握加工環(huán)節(jié)中模具加工的工作量，增加模具加工準(zhǔn)確性，減少一些不必要的過(guò)程工作量。

在這樣的背景下，大面積加工型面以及試模工作量會(huì)逐漸減少。此外，模具本身設(shè)計(jì)的精度也會(huì)進(jìn)一步提升。而針對(duì)刀具的具體使用方面，要根據(jù)企業(yè)對(duì)模具不同部位的具體設(shè)計(jì)精度要求進(jìn)行刀具種類選擇，這樣可以滿足企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)精度方面的實(shí)際要求，同時(shí)降低刀具在使用過(guò)程中的費(fèi)用。

1.3 降低裝配損壞可能性概率

在企業(yè)進(jìn)行沖壓模具制造時(shí)，裝配方式主要有四種，即互換法、修配法、分組法以及調(diào)整法這四種方法。不同的裝配方式可以在模具的加工中進(jìn)行靈活合理運(yùn)用。在模具制造中，將各種裝配方式進(jìn)行一定順序的合理應(yīng)用，可以針對(duì)模具的實(shí)際加工精準(zhǔn)度進(jìn)行有效提升，同時(shí)還可以對(duì)于模具在實(shí)際裝配過(guò)程中損壞的概率得到有效降低。在這一背景下，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是具有極大優(yōu)勢(shì)。首先，企業(yè)裝配技術(shù)已經(jīng)邁向了新的發(fā)展階段，其次，有效節(jié)約了企業(yè)制造沖壓模具的成本，進(jìn)一步提升了企業(yè)所得利潤(rùn)，從而增強(qiáng)企業(yè)在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，由此可見(jiàn)，在沖壓模具裝配過(guò)程中合理運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)具有極大意義。

2 數(shù)字化關(guān)鍵性技術(shù)

2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

通過(guò)分析沖壓模具的具體設(shè)計(jì)階段，可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)再到后來(lái)的具體工藝分析，進(jìn)一步完成模具開(kāi)發(fā)，這些環(huán)節(jié)會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助技術(shù)的加入而實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中也可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)變。在沖壓工藝的選擇制定以及具體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也可以根據(jù)要生產(chǎn)的產(chǎn)品實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)性改變，在整個(gè)模具開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不斷得到貫徹執(zhí)行，對(duì)于后期所涉及的加工以及裝配過(guò)程也進(jìn)行一定程度的指導(dǎo)，為整個(gè)沖壓模具的開(kāi)發(fā)以及制造過(guò)程提供了高準(zhǔn)確率的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在整個(gè)沖壓模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)扮演著極其重要的角色。通過(guò)合理應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，大大縮短了沖壓產(chǎn)品從最初的設(shè)計(jì)到最終的生產(chǎn)環(huán)節(jié)所經(jīng)歷的時(shí)間，而通過(guò)過(guò)程中所涉及的精確手段以及模擬技術(shù)將復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單化，增加沖壓工藝方案的系統(tǒng)性以及科學(xué)性。

2.2 模塊化快速設(shè)計(jì)技術(shù)

在目前的模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)過(guò)程中極其重要也是工作量最大的組成部分，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，多種新型技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也不斷更新，CAD技術(shù)作為目前應(yīng)用極其廣泛的一種技術(shù)，對(duì)于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)以及專業(yè)知識(shí)要求較高，在國(guó)內(nèi)行業(yè)，利用CAD軟件實(shí)現(xiàn)沖壓模具的具體設(shè)計(jì)已比較普遍，但在軟件中使用較多的還是通用性設(shè)計(jì)功能。但是，借助一般的CAD軟件無(wú)法解決設(shè)計(jì)中存在的實(shí)際問(wèn)題，這就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法縮短沖壓模具的設(shè)計(jì)周期，同時(shí)，還會(huì)在一定程度上影響后續(xù)的加工工作以及沖壓模具的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.3 數(shù)字化裝配

數(shù)字化裝配作為目前沖壓模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要技術(shù)應(yīng)用，在模具早期加工過(guò)程中，首先要在企業(yè)的加工中心進(jìn)行基本性加工，隨后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配，而在這一過(guò)程中所用到的主要方法就是分組法，但這種方法也存在缺陷，即無(wú)法保證導(dǎo)柱的精確度，進(jìn)一步降低標(biāo)準(zhǔn)件的質(zhì)量。而通過(guò)合理引入數(shù)字化技術(shù)，可以對(duì)加工以后的單件產(chǎn)品進(jìn)行在線測(cè)量，所以會(huì)將測(cè)量到的結(jié)果記錄在相應(yīng)軟件中，進(jìn)一步與最初的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)際對(duì)比，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行修正，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)提高工作效率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，沖壓模具的實(shí)際開(kāi)發(fā)以及制造技術(shù)正向著智能以及數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)在目前的機(jī)械制造業(yè)也扮演著極其重要的角色，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，能進(jìn)一步改善沖壓工藝以及模具結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)過(guò)程中所出現(xiàn)的差錯(cuò)率，提升設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度、產(chǎn)品質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)沖壓模具設(shè)計(jì)以及制造過(guò)程工作的順利開(kāi)展，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。