數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在沖壓模具設(shè)計與制造中的實踐研究

摘要：目前，我國制造業(yè)發(fā)展十分迅速，相關(guān)技術(shù)也在不斷完善。尤其在沖壓模具設(shè)計和制造方面，技術(shù)水平在不斷提升。在實際生產(chǎn)的過程中，模具設(shè)計與產(chǎn)品的生產(chǎn)效率有直接關(guān)系，采用數(shù)字化技術(shù)可以促進模具設(shè)計水平的提升，進而改善沖壓模具設(shè)計與制造的質(zhì)量，促進制造業(yè)的發(fā)展，本文就此進行了相關(guān)的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù);沖壓模具;設(shè)計與制造

沖壓就是利用外部壓力進行模具的生產(chǎn)制作，通過沖壓原材料，使材料發(fā)生塑性變形，進而得到所需的工件形狀和尺寸。在沖壓的過程中不僅需要使用沖壓機，模具也是必不可少的組成部分，沖壓模具的質(zhì)量會直接影響工件生產(chǎn)制造的質(zhì)量。該模具是比較特殊的一種工藝裝備，有很多的形式。為了滿足生產(chǎn)需求，要加強沖壓模具設(shè)計與制造的水平?？梢栽趯嶋H設(shè)計和制造的過程中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，確保設(shè)計的合理性和制造的精密性，進而符合沖壓制造的要求。

一、沖壓模具設(shè)計與制造中應(yīng)用的數(shù)字化技術(shù)

（一）CAE技術(shù)

在沖壓模具設(shè)計與制造中，沖壓成型CAE技術(shù)是一種比較常用的數(shù)字化技術(shù)，根據(jù)模具成形的物理特征，通過計算機技術(shù)對模具和板料間的作用進行分析，對板料成形的過程進行觀察。目前，在沖壓模具設(shè)計與制造的過程中，可以采用CAE技術(shù)來提升制造水平，通常采用Auto-Form/PAMSTAMP這個軟件進行設(shè)計制造。該軟件不僅可以輸出數(shù)據(jù)，也能進行數(shù)據(jù)觀測，進而充分了解板料厚度、流動形式、破壞等變化的情況，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集和分析，然后利用數(shù)據(jù)進行模擬[1]。在設(shè)計階段，可以利用該軟件進行模擬設(shè)計，進而獲取沖壓模具的設(shè)計信息，為模具的制造奠定基礎(chǔ)。CAE技術(shù)可以節(jié)省設(shè)計時間，也能提升設(shè)計精度，通過預(yù)測和評估模具的模擬數(shù)據(jù)，了解模具的設(shè)計效果，然后進行相應(yīng)的調(diào)整和改進，使沖壓模具的設(shè)計和制造更加合理。

（二）快速設(shè)計系統(tǒng)

在沖壓模具實際制造的過程中，首先要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計。在實際設(shè)計中，可以應(yīng)用計算機技術(shù)。比較常用的就是CAD技術(shù)，該技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)之中，并且具有良好的應(yīng)用效果。在使應(yīng)用中，需要利用軟件進行設(shè)計，但受到軟件功能性的影響，可能會增加模具設(shè)計周期?？梢越Y(jié)合數(shù)字化技術(shù)，增加專業(yè)的設(shè)計模塊，同時與方針模塊相結(jié)合，使技術(shù)向集成化的方向發(fā)展，促進設(shè)計效率的提升，同時保障制造水平。

（三）模塊化設(shè)計

在沖壓模具設(shè)計的過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的一項內(nèi)容，如果模塊存在結(jié)構(gòu)缺陷，則產(chǎn)品質(zhì)量會直接受到影響。所以，必須要采取有效的技術(shù)來提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。可以應(yīng)用CAD技術(shù)，該技術(shù)具有一定的輔助作用。但該技術(shù)也要求設(shè)計人員有豐富的經(jīng)驗，同時需要較長的設(shè)計周期。為此，可以采用PROE、UG等功能性較強的造型軟件，通過導(dǎo)入?yún)?shù)化模塊的方式使標(biāo)準(zhǔn)件可以被列入到數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，具體包括導(dǎo)板、沖頭等等，進而在設(shè)計的時候就可以進行靈活的參數(shù)調(diào)整[2]。在實踐操作的過程中，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品要求采用快速導(dǎo)入的方式，利用各項數(shù)據(jù)生成設(shè)計模板，以此提升設(shè)計精度。參數(shù)化編程可以使模具加工質(zhì)量進一步提升，有效確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠。

（四）數(shù)字化裝配

在沖壓模具制造的過程中，通常會采用分組法、調(diào)整法、互換法等方式。傳統(tǒng)的沖壓模具加工可以利用加工中心完成，然后采用現(xiàn)場裝配的方式，操作人員將2D零件裝配圖紙作為分類參考，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的順序，裝配底座和其他零件，然后進行精加工。該方法存在缺陷，沒有有效的檢查環(huán)節(jié)，造成加工不夠精確。因此，可以采用OWV進行在線測量，利用軟件對比各項數(shù)據(jù)，了解模具中存在的設(shè)計偏差，進而進行有效的糾正和調(diào)整。

二、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

（一）提升設(shè)計精度

在沖壓模具設(shè)計和制造的過程中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，可以進一步提升模具精度，使模具質(zhì)量有所保障，進而促進產(chǎn)品整體質(zhì)量的提升。以仿真技術(shù)來說，以計算機作為基本載體，可以簡化沖壓模具的設(shè)計環(huán)節(jié)，同時也能對各項數(shù)據(jù)進行收集和分析，能夠保障設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性，同時也能降低制造成本，避免不必要的修改和浪費，可以提升產(chǎn)品效益。應(yīng)用CAD技術(shù)可以降低誤差率，保障精度和質(zhì)量，具有明顯的應(yīng)用效果。

（二）提升加工效率

在沖壓模具設(shè)計中運用數(shù)字化技術(shù)，改變傳統(tǒng)的設(shè)計模式，促進模具加工效率的提升。采用三維數(shù)控技術(shù)，提升加工精度，使真實的模具和模型精度可以保持一致，充分體現(xiàn)加工的精準(zhǔn)性，減少繁冗的加工工序，促進效率的提升，也減少成本的投入[3]。采用PDM/CAPP等軟件對相關(guān)的數(shù)據(jù)資料進行管理，建立BOM結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，可以將各項數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起，包括設(shè)計任務(wù)書、三維模型等等。通過數(shù)字化的管理方式，可以統(tǒng)一各項資料信息，采用網(wǎng)絡(luò)同步的方式，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)信息的同步共享，從而保障加工精度。

（三）降低裝配損壞率

利用數(shù)字化技術(shù)可以使制造加工更加可靠，從而降低裝配的損壞率。利用數(shù)字化技術(shù)可以整合各項設(shè)計方案，也能收集各個制造和加工參數(shù)，搭建數(shù)字化管理平臺，對企業(yè)生產(chǎn)管理的理念文化進行提煉分析，促進生產(chǎn)水平的提升。應(yīng)用ERP/MES等數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)各個工序的統(tǒng)一調(diào)度和管理，集成各項操作功能，促進生產(chǎn)效率的提升，減少裝配過程中出現(xiàn)的損壞問題。

三、結(jié)語

綜上所述，在沖壓模具設(shè)計與制造的過程中，可以應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)。通過數(shù)字化技術(shù)對各項數(shù)據(jù)進行收集和分析，進而構(gòu)建三維模型，了解設(shè)計中存在的問題，并且利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的收集、調(diào)整，使設(shè)計更加合理，進而提升生產(chǎn)制造的精度。

參考文獻

[1]梁遠(yuǎn)君.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[J].機電信息，2020，641（35）：95-96.

[2]呂建中.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2020（07）：166-167.

[3]王姍姍.沖壓模具制造技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展研究[J].南方農(nóng)機，2019，050（006）：181-182.

作者簡介

付師星（1973—），男，漢族，山東淄博，碩士學(xué)歷，副教授，研究方向：機械制造。

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院 山東 淄博 256400）