智能化模具制造與設(shè)計(jì)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

羅東

摘要：現(xiàn)代化汽車工廠設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。作為整車四大工藝中較為典型的焊裝工廠，既涉及工藝、設(shè)備、工程及物流等專業(yè)，又要滿足產(chǎn)品多樣化、個(gè)性化趨勢下的柔性化、高節(jié)拍、節(jié)能環(huán)保等需求。2015年中國發(fā)布了《智能制造2025》規(guī)劃，促進(jìn)了裝備智能化、數(shù)字化的高速發(fā)展，也深刻影響著汽車工廠設(shè)計(jì)規(guī)劃方式。

關(guān)鍵詞：智能化;模具制造;設(shè)計(jì);汽車生產(chǎn);應(yīng)用研究

引言

汽車是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要產(chǎn)品。在整車廠生產(chǎn)過程中應(yīng)用智能制造技術(shù)，提升了汽車自動化生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性，有助于提升我國汽車制造生產(chǎn)質(zhì)量與效率。智能制造技術(shù)利用相關(guān)技術(shù)手段和設(shè)備替代人工操作，減輕了整車廠生產(chǎn)技術(shù)人員的工作壓力，顯著提升了整車廠的制造生產(chǎn)效率。因此，研究分析整車廠智能制造過程非常重要。

一、智能化模具制造與設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀

21世紀(jì)以來，我國的汽車產(chǎn)業(yè)得到了十足的發(fā)展，增長勢頭迅猛，已然成為汽車生產(chǎn)與銷售的佼佼者，這一切得益于數(shù)字化進(jìn)程和計(jì)算機(jī)發(fā)展所帶來的汽車制造與設(shè)計(jì)的智能化?？v觀整個(gè)車身，我們不難發(fā)現(xiàn)90%以上的汽車零部件依托于沖壓成型方法來完成制造與生產(chǎn)，其設(shè)計(jì)水平對車輛的性能和質(zhì)量能直接影響車輛的性能。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，智能化的模具生產(chǎn)與制造被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模具制造與設(shè)計(jì)方法被逐步摒棄。性能好、質(zhì)量優(yōu)、生產(chǎn)周期短、制造成本低的智能化的模具制造與設(shè)計(jì)，為我國汽車制造與銷售的飛速發(fā)展提供了先天條件。汽車沖壓模具是汽車制造與設(shè)計(jì)工藝中的重要組成部分，通過冷沖壓的加工工藝，將金屬原料加工制造成汽車裝配零部件，主要用于制作車頂覆蓋件、車門內(nèi)板，以及形狀尺寸復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)零部件。

二、智能化模具制造與設(shè)計(jì)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1虛擬化與監(jiān)控技術(shù)

智能制造系統(tǒng)中利用多樣化且先進(jìn)的技術(shù)手段，能夠模擬分析汽車制造產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)整體過程，然后通過仿真模擬運(yùn)行汽車整車制造生產(chǎn)方案，提前預(yù)設(shè)生產(chǎn)制造方案運(yùn)行中存在的問題和隱患。若生產(chǎn)過程中存在異常情況智能制造系統(tǒng)會根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行智能分析與合理調(diào)整，修改異常問題，指導(dǎo)整體仿真模擬運(yùn)行效果，從而達(dá)到汽車生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，并在確認(rèn)無誤后進(jìn)行虛擬化生產(chǎn)。這樣可在制造生產(chǎn)期間充分利用資源，降低生產(chǎn)制造操作偏差問題出現(xiàn)的概率。另外，智能制造期間各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理部門都能夠監(jiān)測制造過程，使得整車廠能夠利用車間中的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer，PC）實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)工藝參數(shù)運(yùn)行情況，以保證生產(chǎn)工藝參數(shù)與產(chǎn)品制造質(zhì)量要求保持一致。智能制造能夠綜合分析汽車加工方案的可行性和成本，全面提升制造生產(chǎn)方案的合理性、可行性以及經(jīng)濟(jì)性。

2.2汽車覆蓋件沖壓模具

汽車覆蓋件是汽車重要的零部件，汽車的車身和駕駛室的表面構(gòu)件均會用到該部件，一般會按照作用部位的不同分為外覆蓋件和內(nèi)覆蓋件。其中，裸露于車身的統(tǒng)稱為外覆蓋件，包覆在車體的其他位置的統(tǒng)稱為內(nèi)覆蓋件，車輛的飾品和骨架覆蓋件等汽車零部件多屬于內(nèi)覆蓋件。作為汽車行駛中的動能來源的引擎，其覆蓋件——引擎罩屬于標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)覆蓋件，多利用UG軟件平臺，CAD技術(shù)&CAE技術(shù)協(xié)同應(yīng)用，輔以Dynaform進(jìn)行專業(yè)的模擬分析，使用VC++編程語言一起完成汽車引擎罩的設(shè)計(jì)和制造。通常情況來講，汽車覆蓋件的界面設(shè)計(jì)由UIStyler完成，通過該項(xiàng)技術(shù)的使用，其界面風(fēng)格能夠與UG保持一致，便于設(shè)計(jì)人員的實(shí)操。

三、智能化模具制造與設(shè)計(jì)在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用策略

3.1加強(qiáng)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全管理能力

在強(qiáng)化數(shù)據(jù)安全管理能力方面，《意見》明確企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立健全汽車數(shù)據(jù)安全管理制度，依法履行數(shù)據(jù)安全保護(hù)義務(wù)，實(shí)施數(shù)據(jù)分類分級管理，加強(qiáng)個(gè)人信息與重要數(shù)據(jù)保護(hù);建設(shè)數(shù)據(jù)安全保護(hù)技術(shù)措施，確保數(shù)據(jù)持續(xù)處于有效保護(hù)和合法利用的狀態(tài)，依法依規(guī)落實(shí)數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)評估、數(shù)據(jù)安全事件報(bào)告等要求;在中華人民共和國境內(nèi)運(yùn)營中收集和產(chǎn)生的個(gè)人信息和重要數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定在境內(nèi)存儲，需要向境外提供數(shù)據(jù)的，應(yīng)當(dāng)通過數(shù)據(jù)出境安全評估。在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全保障能力方面，企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立汽車網(wǎng)絡(luò)安全管理制度;具備保障汽車電子電氣系統(tǒng)、組件和功能免受網(wǎng)絡(luò)威脅的技術(shù)措施，具備汽車網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)安全缺陷和漏洞等發(fā)現(xiàn)和處置技術(shù)條件，確保車輛及其功能處于被保護(hù)的狀態(tài)，保障車輛安全運(yùn)行;依法依規(guī)落實(shí)網(wǎng)絡(luò)安全事件報(bào)告和處置要求。

3.2不斷提高自動化制造水平

當(dāng)下，伴隨著技術(shù)水平的不斷提高，我國許多傳統(tǒng)行業(yè)的改革深入進(jìn)行。許多機(jī)械制造企業(yè)采用了數(shù)控加工制造技術(shù)，購入了數(shù)控機(jī)床等相關(guān)的技術(shù)設(shè)備，完善了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在具體的操作中，借助該技術(shù)減少人工操作帶來的失誤，大大提高了施工的精準(zhǔn)度和效率，減少了對機(jī)械設(shè)備的損耗，一定程度延長了設(shè)備的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。與此同時(shí)，通過該技術(shù)可以更好地提高企業(yè)機(jī)械自動化制造水平，將不同的技術(shù)融合使用，減少工具更換時(shí)造成的設(shè)備損耗，大大提高了數(shù)控機(jī)床等設(shè)備的使用效率，一定程度上保證了機(jī)械模具和產(chǎn)品的質(zhì)量，有利于該行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.3完善模具制造的工藝規(guī)范

在未來的模具制造應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，需要進(jìn)一步縮短產(chǎn)品和模具的開發(fā)制造周期，因此結(jié)合實(shí)際的裝備加工要求，需要從多個(gè)方面進(jìn)行效率保障。首先是要具備良好的沖壓加工工藝，通過刀具選擇和編程方法減少粗加工消耗的時(shí)間;其次是通過各類模具的工序要求選擇加工參數(shù);最后是讓數(shù)控加工程序的編制標(biāo)準(zhǔn)更加符合技術(shù)要求。盡管數(shù)控加工和普通加工在工藝層面上差異并不突出，但數(shù)控加工應(yīng)用時(shí)本身要考慮兩個(gè)方面的特殊要求，一是普通加工當(dāng)中對于工藝的特殊規(guī)范性需求，二是數(shù)控加工編程的自身特征。總體而言，此類數(shù)控加工的難點(diǎn)主要集中在工序和工步的順序安排，且模具加工制造本身要涉及產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)和程序編制等非常復(fù)雜的技術(shù)流程，最終通過數(shù)據(jù)加工和調(diào)試工作生產(chǎn)出合格的模具。

3.4完善智能生產(chǎn)

光纖生產(chǎn)的構(gòu)成分為：（1）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過集線器與電源控制柜相連，電源控制柜為整個(gè)生產(chǎn)線提供電源供應(yīng)，其穩(wěn)定性和可靠性對于安全生產(chǎn)尤為重要，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的組態(tài)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控電源的工作狀態(tài);（2）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過集線器與現(xiàn)場的四臺PLC設(shè)備相連，每個(gè)PLC設(shè)備通過以太網(wǎng)與變頻器組網(wǎng)，現(xiàn)場傳感器與PLC連接，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過PLC將數(shù)據(jù)上傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，組態(tài)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，同時(shí)現(xiàn)場人員通過組態(tài)軟件系統(tǒng)控制現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);（3）通過交換機(jī)，內(nèi)部局域網(wǎng)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接到一起，企業(yè)內(nèi)部可以實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)情況，提高了智能化和自動化程度?，F(xiàn)場局域網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)的方式連接各個(gè)設(shè)備，局域網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)通信采用服務(wù)器的方式，從而隔離了局域網(wǎng)和外部網(wǎng)，保證了生產(chǎn)安全，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)和外部網(wǎng)的通信。

結(jié)束語：

當(dāng)下，智能化的快速發(fā)展促成了計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中更為廣泛的應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展加速了世界各國、各個(gè)企業(yè)間的交流頻率，汽車模具的設(shè)計(jì)與制造，特別是三維設(shè)計(jì)與數(shù)字化控制將是未來行業(yè)發(fā)展的主流趨勢;將智能化的模具設(shè)計(jì)與制造過程和項(xiàng)目管理、客戶關(guān)系管理、財(cái)務(wù)系統(tǒng)管理等結(jié)合起來，綜合考慮，運(yùn)用現(xiàn)代化的管理觀念，必將會推動汽車模具行業(yè)的跨越式發(fā)展。

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