智能化模具制造與設(shè)計(jì)應(yīng)用問(wèn)題研究

鄭子豪?林永貞?曹琛

摘要：隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，智能化的模具生產(chǎn)與制造廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造方法被逐步摒棄。性能好、質(zhì)量?jī)?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(guó)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，主要指通過(guò)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的一種裝備，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)沖壓模具，優(yōu)勢(shì)明顯。

關(guān)鍵詞： 智能化;模具制造;機(jī)械設(shè)計(jì);汽車零部件

1 概述

利用計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，開(kāi)展程序設(shè)計(jì)工作，結(jié)合現(xiàn)有的模具設(shè)計(jì)技術(shù)與相輔相成的工藝，整合并運(yùn)用各類專業(yè)技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)工作不斷的改進(jìn)、優(yōu)化、升級(jí)，全面應(yīng)用高速運(yùn)算，并承擔(dān)存儲(chǔ)的功能，實(shí)現(xiàn)汽車模具設(shè)計(jì)與制造的智能化應(yīng)用，已然成為當(dāng)代汽車模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員不可或缺的工具?？v觀我國(guó)的汽車制造業(yè)，輔助設(shè)計(jì)（CAD）、輔助工程（CAE）、輔助制造（CAM）等三類智能化模具制造的技術(shù)基本涵蓋了我國(guó)現(xiàn)有汽車模具設(shè)計(jì)和制造的主要智能化技術(shù)。在多種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)下工作，對(duì)CAD 系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、企業(yè)專用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)等，能夠使汽車模具的設(shè)計(jì)智能化程度更高。CAE 是一種偏重于模具制造過(guò)程分析的技術(shù)，將生產(chǎn)中的不同環(huán)節(jié)信息集成，用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的分析手段，解構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、熱傳導(dǎo)、彈塑性等，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。CAM 技術(shù)既承擔(dān)指導(dǎo)汽車生產(chǎn)規(guī)劃、控制生產(chǎn)設(shè)備和處理運(yùn)行數(shù)據(jù)的作用，又同步開(kāi)展物料流動(dòng)、產(chǎn)品檢測(cè)等相關(guān)配套工作，還不忘參與仿真和模擬制造，提升、優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)存在的隱患，提前制定解決方案，使成產(chǎn)過(guò)程的失誤率大大降低。

2 汽車生產(chǎn)中智能化模具設(shè)計(jì)的應(yīng)用

汽車保險(xiǎn)杠模具設(shè)計(jì)。保險(xiǎn)杠作為汽車零部件的重要成員，用于生產(chǎn)它的模具是汽車生產(chǎn)中常見(jiàn)的大型模具，制作過(guò)程中的塑料溶體加工工藝與制作流程非常繁瑣，生產(chǎn)過(guò)程中的正確性與合理性更是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重，塑料壓力、溫度變化都對(duì)其影響甚多，可以說(shuō)直接決定著所出品模具的質(zhì)量與品質(zhì)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的過(guò)程中必須控制好澆口的數(shù)量及位置，確保其符合各項(xiàng)尺寸和形狀的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。這個(gè)過(guò)程中如出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，Moldfow 軟件可對(duì)保險(xiǎn)杠模型進(jìn)行CAE 模擬分析，能夠有效改善注塑模澆口位置，預(yù)防保險(xiǎn)杠生產(chǎn)可能出現(xiàn)的各類質(zhì)量問(wèn)題。

汽車燈具模具設(shè)計(jì)。汽車燈具制造需要一種復(fù)雜的曲面注塑模具，屬于高端技術(shù)，因市場(chǎng)需求逐年上漲，利潤(rùn)增多，該磨具的制作專業(yè)性顯著提升。當(dāng)前，汽車工業(yè)的發(fā)展極速，通過(guò)智能化手段對(duì)燈具的模具進(jìn)行升級(jí)改造，能夠很好適應(yīng)市場(chǎng)需求，從而為生產(chǎn)者帶來(lái)更多收益。隨著，車燈類型的不斷增多，且美觀度越來(lái)越強(qiáng)，曲面流線也更加的復(fù)雜，裝配度也更加精細(xì)。車燈模具的制造企業(yè)需要積極地引進(jìn)智能化的設(shè)備，提高設(shè)計(jì)的美感，提升模具制造的精準(zhǔn)度及生產(chǎn)效率。

汽車門把手注塑工藝模擬分析。汽車的塑件壁厚差較大，一般的注塑工藝會(huì)使其在壁厚的部分產(chǎn)生較大收縮，整體的表面質(zhì)量會(huì)受到較大的影響，生產(chǎn)過(guò)程中需選擇氣鋪?zhàn)⑺艹尚?，利用空氣把圓弧處吹空，同時(shí)采取保壓措施，避免表面出現(xiàn)收縮的情況。

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(huì)用到該部件，一般會(huì)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(dòng)能來(lái)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(tái)，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(yǔ)言一起完成汽車引擎罩的設(shè)計(jì)和制造。通常情況來(lái)講，汽車覆蓋件的界面設(shè)計(jì)由UIStyler 完成，通過(guò)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。

其他沖壓模具。汽車零部件的生產(chǎn)過(guò)程中，哪些尺寸較小的零部件的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)，往往采用一模多出的模具設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品，操作一次即可獲得多個(gè)產(chǎn)品，產(chǎn)品生產(chǎn)周期大幅縮短，工作效率快速飆升。對(duì)比運(yùn)用CAD/CAE 復(fù)合技術(shù)的模具設(shè)計(jì)方案，未采用該項(xiàng)方法的模具方案設(shè)計(jì)，沖壓產(chǎn)品的廢品率明顯較高，模具使用發(fā)生故障的次數(shù)也非常多，甚至模具的使用壽命也會(huì)會(huì)大大縮短。

3 智能化模具制造與設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制措施

優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，提升汽車零部件質(zhì)量。在設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要對(duì)汽車零部件的材料選擇進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并且要根據(jù)不同的材料進(jìn)行工藝的設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)，以此來(lái)提高汽車零部件的質(zhì)量。例如，在汽車剎車盤的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)其使用條件和需求選擇合適的材料，該種材料需要有較強(qiáng)的耐磨性和韌性，并且也要具有一定的耐高溫性能。加工該種材料過(guò)程中要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使用形狀合適的模具，從而提高汽車零部件的制造質(zhì)量。

采用先進(jìn)的制造技術(shù)。先進(jìn)的制造技術(shù)是保障汽車零部件質(zhì)量的關(guān)鍵。在汽車制造過(guò)程中，需要用到大量的零部件，這些零部件的種類繁多，在材料、加工技術(shù)、加工條件上都有不同的要求。因此，為了提高零部件的制造質(zhì)量，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)引入先進(jìn)的技術(shù)，提高汽車制造人員的專業(yè)技術(shù)能力和水平。在進(jìn)行制造的過(guò)程中，需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格的操作，例如在一些精密零件的制造過(guò)程中，需要利用智能數(shù)控加工中心進(jìn)行制造，以此來(lái)提高零部件的精密度。除此之外，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效的提高汽車零部件的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)零件的大規(guī)模生產(chǎn)，也便于后期的質(zhì)量檢測(cè)。

采用自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)在線質(zhì)量檢測(cè)。在汽車的制造過(guò)程中，質(zhì)量檢測(cè)是汽車安全性的重要保障?；赑LC的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)ζ嚵悴考M(jìn)行多方面全面檢測(cè)，并且檢測(cè)效率較高，在批量生產(chǎn)當(dāng)中能夠快速地剔除出其中所存在的殘次品，這對(duì)于汽車零部件質(zhì)量的提高有著重要的意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(guó)、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)字化控制將未來(lái)行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì);將智能化的模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)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(lái)，綜合考慮，運(yùn)用現(xiàn)代化的管理觀念，必將會(huì)推動(dòng)汽車模具行業(yè)的跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用研究 [J]. 付林. ?時(shí)代汽車. 2020（05）