數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用研究

梁遠(yuǎn)君

（廣西玉林農(nóng)業(yè)學(xué)校，廣西玉林537000）

0 引言

數(shù)字化技術(shù)能夠借助相關(guān)設(shè)備對各種信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使信息能夠被計算機(jī)識別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息加工、存儲、傳送、還原等。近年來，在沖壓模具設(shè)計與制造中，數(shù)字化技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，使得沖壓模具的整體質(zhì)量獲得大幅提升。由此可見，數(shù)字化技術(shù)具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。

1 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的具體應(yīng)用

沖壓是一種憑借壓力機(jī)產(chǎn)生的壓力和模具，對各種原材料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸的工件的加工方法。

除壓力機(jī)之外，模具是沖壓過程中最為重要的組成部分，其質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到工件的整體質(zhì)量。沖壓模具是一類較為特殊的工藝裝備，其形式相對較多，截至目前，并沒有任何一種沖壓模具能夠適用于所有的沖壓生產(chǎn)，換言之，生產(chǎn)不同的沖壓產(chǎn)品需要不同的沖壓模具，由此推動了沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展。

1.1 計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)

計算機(jī)輔助設(shè)計簡稱CAD，這是一項(xiàng)較為先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，它在沖壓模具開發(fā)過程中的應(yīng)用，使模具產(chǎn)品從初步設(shè)計到后續(xù)的工藝分析，直至最后的模具制造達(dá)成高度統(tǒng)一，不但大幅提升了設(shè)計效率，而且使模具的整體質(zhì)量得到保障。應(yīng)用CAD技術(shù)得到的最終模具產(chǎn)品，能夠按照實(shí)際的生產(chǎn)需要在相對較短的時間內(nèi)進(jìn)行更改。在沖壓模具設(shè)計開發(fā)的整個周期內(nèi)，CAD技術(shù)可以貫穿始終，即便在最后的加工、裝配等制造環(huán)節(jié)中，CAD技術(shù)仍然具有指導(dǎo)作用，給沖壓模具的設(shè)計制造提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

在沖壓模具開發(fā)階段，CAD技術(shù)的重要性逐步凸顯，現(xiàn)已成為不可或缺的技術(shù)之一，尤其是隨著CAD、CAE、CAM技術(shù)的進(jìn)一步完善，其在沖壓模具設(shè)計與制造的各個環(huán)節(jié)中的作用越來越大，如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具表面處理、模具加工、裝配等。CAD、CAE、CAM技術(shù)給復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計提供了合理可行的沖壓方案，使得各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品能夠在質(zhì)量合格的前提下快速生產(chǎn)。

不僅如此，在有限元軟件、非線性理論等的支持下[1]，依托強(qiáng)大的計算機(jī)硬件，CAD技術(shù)在沖壓模具中的應(yīng)用優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)，模具與沖壓生產(chǎn)之間的結(jié)合變得更加緊密。實(shí)際生產(chǎn)中的沖壓模具問題，通過逆向技術(shù)的運(yùn)用，能夠直接反映到模具的CAD模型中，設(shè)計人員可對圖紙進(jìn)行優(yōu)化，消除模具問題，確保沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.2 模塊化設(shè)計技術(shù)

對于沖壓模具而言，其主體結(jié)構(gòu)是整個設(shè)計環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)部分，若是模具本身的結(jié)構(gòu)存在缺陷，則會直接影響沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量，所以確保沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性顯得尤為重要。CAD技術(shù)雖然能夠在沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中起到一定的輔助作用，但由于其中涉及一些較為復(fù)雜的操作，對設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，不但會導(dǎo)致設(shè)計周期延長，而且可能造成沖壓模具的設(shè)計質(zhì)量下降。對此，可以應(yīng)用高端的計算機(jī)造型軟件，如PROE、UG等，以參數(shù)化模塊導(dǎo)入的方式，將沖壓模具結(jié)構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)件全部列入數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，包括導(dǎo)板、導(dǎo)柱、沖頭等，以便設(shè)計過程中可以隨時調(diào)用參數(shù)，整個設(shè)計過程具備模塊化特點(diǎn)。

在實(shí)操中，可根據(jù)產(chǎn)品需求，在設(shè)計前對沖壓模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行快速導(dǎo)入，根據(jù)這部分?jǐn)?shù)據(jù)生成模板，不但能夠大幅減少后續(xù)工作量，還能進(jìn)一步提升產(chǎn)品的設(shè)計精度。參數(shù)化編程方式的運(yùn)用，能夠使沖壓模具的加工質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，模具結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、可靠[2]。

1.3 數(shù)字化裝配技術(shù)

目前，在沖壓模具制造中，較為常用的裝配方法有以下幾種：互換法、分組法、修配法、調(diào)整法。以往的沖壓模具通過加工中心進(jìn)行加工，然后以分組法在現(xiàn)場進(jìn)行裝配，操作人員以零件裝配圖（2D）作為參考，對零件進(jìn)行分類，隨后按照先裝導(dǎo)板、后裝導(dǎo)柱的順序，對模具底座及其他零件進(jìn)行裝配，最后進(jìn)行精加合模，這樣一個沖壓模具就裝配完成了。在實(shí)際裝配中發(fā)現(xiàn)，這種做法存在一定的缺陷，即精加完畢后，缺少導(dǎo)柱精度及導(dǎo)滑面位置的準(zhǔn)確性檢查環(huán)節(jié)，直接合模導(dǎo)致偏差增加，從而使導(dǎo)板受拉損傷，標(biāo)準(zhǔn)件也會隨之損壞。數(shù)字化裝配技術(shù)在沖壓模具加工制造過程中的應(yīng)用，使上述問題得到有效解決。

當(dāng)沖壓模具精加工序完成后，可通過OMV（在線測量）獲得的結(jié)果，在軟件中進(jìn)行統(tǒng)計對比，若是發(fā)現(xiàn)模具存在偏差，便可及時進(jìn)行糾偏[3]。

國外一些發(fā)達(dá)國家在對沖壓模具進(jìn)行制造時，采用的是修配法，即在模具裝配的過程中，直接將指定零件上的修配量修去，從而使制造出來的模具達(dá)到裝配精度的要求。結(jié)合測量所得的數(shù)據(jù)，人員可對導(dǎo)板進(jìn)行直接配模，或確保其他零件的導(dǎo)向間隙符合要求，這樣合模裝配后，能夠保障模具的質(zhì)量。

2 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用效果

在沖壓模具設(shè)計與制造過程中，對先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢，并產(chǎn)生了顯著的應(yīng)用效果。

2.1 沖壓模具的設(shè)計精度得到提升

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，使沖壓模具的設(shè)計精度得到進(jìn)一步提升，模具質(zhì)量得到可靠保障，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量隨之提高。以計算機(jī)為載體的模擬仿真技術(shù)，能夠使沖壓模具的設(shè)計制造過程得以簡化，設(shè)計出來的模具結(jié)構(gòu)更加合理，模具制造成本隨之顯著降低，有助于促進(jìn)沖壓生產(chǎn)效益的提升。CAD技術(shù)的應(yīng)用，使模具設(shè)計的差錯率有所降低，設(shè)計精度、產(chǎn)品質(zhì)量都得到提升，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用效果得以顯現(xiàn)[4]。

2.2 加工效率得到顯著提高

數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用，是對傳統(tǒng)方式的改進(jìn)和突破，隨著各種先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的融入，模具加工效率得到顯著提升。三維數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，能夠使模具的加工精度得到提升，從而使模具的本體與設(shè)計模型達(dá)到高度一致，由此使得模具的加工準(zhǔn)確性得到顯著提升，加工中一些不必要的過程得以簡化，工作量隨之減少，加工效率大幅度提升。

2.3 模具裝配損壞率降低

沖壓模具設(shè)計是為后續(xù)制造提供可靠依據(jù)，在設(shè)計合理的情況下，裝配成為影響模具質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[5]。以往的沖壓模具裝配損壞率相對較高，而應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)后，由于各方面精度的提升，裝配損壞率大幅度降低，報廢模具的數(shù)量顯著減少，這為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

綜上所述，沖壓模具設(shè)計與制造是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，為確保沖壓模具的精度和質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求，并且縮短設(shè)計制造周期，提高作業(yè)效率，應(yīng)合理應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)。

未來，相關(guān)人員要加大對數(shù)字化技術(shù)的研究力度，加快開發(fā)新技術(shù)，從而為沖壓模具的設(shè)計與制造提供更好的服務(wù)。