李凌云

[摘 要] 沖壓模具的市場(chǎng)需求量在以每年20%的速率不斷增長(zhǎng)，但是我國(guó)在沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造上依然存在許多問(wèn)題，如，生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)、使用壽命較短、精度較低、使用不穩(wěn)定，等等，據(jù)調(diào)查我國(guó)的中高端模具約有50%來(lái)自進(jìn)口，這無(wú)疑體現(xiàn)出我國(guó)在沖壓模具設(shè)計(jì)和制造之上的嚴(yán)重缺陷。對(duì)此，可以將數(shù)字化技術(shù)融入沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，用以提高模具的生產(chǎn)質(zhì)量，減少航空制造業(yè)與汽車工業(yè)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴。

[關(guān) 鍵 詞] 數(shù)字化技術(shù)；沖壓模具；設(shè)計(jì)與制造

[中圖分類號(hào)] G385.2 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）28-0079-01

一、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用意義

借助數(shù)字化技術(shù)來(lái)完成模具的設(shè)計(jì)與制造，將數(shù)字化技術(shù)貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程之中，在模具的虛擬檢測(cè)、虛擬裝配、虛擬制造、三維可視化設(shè)計(jì)、仿真以及虛擬成形過(guò)程中加以利用，同時(shí)借助數(shù)字化機(jī)床來(lái)加工生產(chǎn)模具，這便是數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具生產(chǎn)中所具有的應(yīng)用意義。

現(xiàn)階段，模具在設(shè)計(jì)與制造上出現(xiàn)了并行化、數(shù)字化、集成化以及知識(shí)化的“四化”發(fā)展趨勢(shì)，作為一項(xiàng)核心技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)得到了快速的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，其基本構(gòu)思是將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到模具的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將圖形、技能、知識(shí)以及數(shù)據(jù)等信息儲(chǔ)存起來(lái)，并在必要的時(shí)刻進(jìn)行處理與控制，由于數(shù)字化技術(shù)具有定量表達(dá)功能，因此可以預(yù)測(cè)模具的性能、分析模具的可制造性，還能推動(dòng)制造業(yè)的不斷發(fā)展，使其從傳統(tǒng)生產(chǎn)型向著當(dāng)前的知識(shí)型不斷轉(zhuǎn)化?？梢哉f(shuō)，制造業(yè)尤其是沖壓模具制造業(yè)的數(shù)字化已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)字化技術(shù)甚至成為產(chǎn)品生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)因素，模具的設(shè)計(jì)、分析以及加工制造均需要數(shù)字化技術(shù)給予有力的支撐。

二、數(shù)字化技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）沖壓成形計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)

從最初對(duì)產(chǎn)品工藝的了解開(kāi)始，到對(duì)模具工藝性的分析，最后到模具的開(kāi)發(fā)，模具新產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)過(guò)程均有數(shù)字化技術(shù)的身影，可以說(shuō)，數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工藝與模具的同步開(kāi)發(fā)。模具在沖壓成形的過(guò)程中具有一定的基本物理規(guī)律，在遵守規(guī)律這一前提下，使用計(jì)算機(jī)便可以全面掌握模具和板料之間的相互關(guān)系，還能借助專用設(shè)計(jì)軟件模擬出板料的整個(gè)變形過(guò)程。

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)的硬件不斷升級(jí)，有限元方法與非線性理論愈加完善，計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)也隨之越來(lái)越成熟，工業(yè)生產(chǎn)因此開(kāi)始采用一系列的通用軟件，如Auto Form/PAM-STAMP等，這些軟件具有很高的兼容性和專業(yè)性，可以在模具設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)零件的成形設(shè)計(jì)與工藝分析，可以顯著提升模具設(shè)計(jì)效率。

（二）模塊化的數(shù)字快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)

如何實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是沖壓模具設(shè)計(jì)工作中最為重要的一個(gè)問(wèn)題，如何完成巨大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作量同樣引人思考，人們可以通過(guò)使用CAD技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)目標(biāo)。我國(guó)對(duì)于CAD技術(shù)的利用程度不夠深，雖然近些年來(lái)已經(jīng)對(duì)CAD技術(shù)進(jìn)行了許多探索，但是CAD技術(shù)在沖壓模具的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中依然存在著許多問(wèn)題，如，設(shè)計(jì)人員缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)人員對(duì)CAD技術(shù)有著較高的依賴性、對(duì)CAD技術(shù)的利用依然停留在造型和繪圖等基礎(chǔ)層次之上、無(wú)法利用CAD軟件來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品中存在的不足，等等。這些問(wèn)題將會(huì)導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)周期變長(zhǎng)，從某個(gè)角度來(lái)說(shuō)也會(huì)影響到模具的最終產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于這種情況，人們可以選擇UG/PROE等數(shù)字化造型軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓模具的模塊化設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)具有非常鮮明的優(yōu)勢(shì)，其軟件具有標(biāo)準(zhǔn)的件庫(kù)與模板，以此為基礎(chǔ)將參數(shù)化的模塊引入其中，可以在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中隨時(shí)調(diào)用導(dǎo)板、導(dǎo)柱等標(biāo)準(zhǔn)件的信息，操作人員只需要將相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入軟件之中便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。對(duì)于已有的、需要量產(chǎn)化的模具，則可以在制造模板之前將參數(shù)導(dǎo)入并設(shè)置。

（三）數(shù)字化的裝配技術(shù)

沖壓模具在現(xiàn)階段共有四種裝配方法：（1）互換法；（2）分組法；（3）修配法；（4）調(diào)整法。其中的分組裝配法是最為常用的裝配方法，多用于沖壓模具的早期加工，模具在加工中心經(jīng)過(guò)充分加工之后需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配。這種方法最大的缺點(diǎn)是難以確保單個(gè)組間具有良好的導(dǎo)柱精度或?qū)Щ嫖恢枚?，?dǎo)柱導(dǎo)板可能出現(xiàn)拉傷，最終導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)件的損壞。將數(shù)字化技術(shù)引入，可以將沖壓模具的精加工結(jié)果測(cè)量并記錄下來(lái)，隨后與設(shè)計(jì)要求作出對(duì)比，便可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。由于測(cè)量、記錄與反饋均是在線完成，可以在問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)后迅速進(jìn)行解決，因此無(wú)論是加工精度還是加工質(zhì)量，沖壓模具都會(huì)得到相應(yīng)的提高。而修配裝配法則是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家使用的最典型的方法，裝配前進(jìn)行精確測(cè)量，數(shù)據(jù)記錄下來(lái)之后導(dǎo)入相關(guān)系統(tǒng)，操作人員可以控制數(shù)字化設(shè)備直接配磨其他零件與導(dǎo)板，如此可以獲得精準(zhǔn)的導(dǎo)向間隙，從而實(shí)現(xiàn)合模裝配。可以說(shuō)，無(wú)論是修配裝配法還是分組裝配法，沖壓模板在加工中應(yīng)用數(shù)字化裝配技術(shù)能夠節(jié)省模具的后續(xù)調(diào)試時(shí)間，提高模具加工質(zhì)量。

三、結(jié)束語(yǔ)

沖壓模具常用于汽車與航空制造業(yè)之中，這些行業(yè)對(duì)沖壓模具的質(zhì)量與精度有著較高的要求，我國(guó)傳統(tǒng)加工業(yè)難以實(shí)現(xiàn)其需求，因此通常以進(jìn)口的方式來(lái)補(bǔ)足供需缺口。好在隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，沖壓模具在設(shè)計(jì)與制造上實(shí)現(xiàn)了飛躍式的進(jìn)步，不僅加工精度與加工質(zhì)量得到提高，其設(shè)計(jì)、制造效率更有明顯提升。因此，加工制造企業(yè)應(yīng)該將數(shù)字化技術(shù)充分應(yīng)用在沖壓模具的制造與設(shè)計(jì)之中，以此來(lái)改善沖壓模具的不良現(xiàn)狀，推動(dòng)企業(yè)與行業(yè)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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