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

周逢海

摘 要：近年來，隨著社會的快速發(fā)展，汽車工業(yè)以及航天航空制造有了蓬勃發(fā)展，隨之沖壓模具的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用量越來越大，在發(fā)展過程中，沖壓模具屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，其對工藝技術(shù)有著極高的要求，而且要在保障質(zhì)量的同時，提高生產(chǎn)效率，降低成產(chǎn)成本。所以，我國一直在致力于相關(guān)技術(shù)的研究，而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，逐步將數(shù)字化技術(shù)與沖壓模具設(shè)計、制造相結(jié)合，為上述目標的實現(xiàn)提供了方向與途徑。為此，文章對數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用進行了具體的論述，分析關(guān)鍵技術(shù)以及管理制度，保障數(shù)字化技術(shù)的科學(xué)、合理應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；沖壓模具；模具設(shè)計；模具制造

中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0048-02

數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用，逐步提升了我國沖壓模具設(shè)計與制造水平，但是從我國技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，其與發(fā)達國家存在較大的差距，而且在模具設(shè)計精度、使用壽命、制造周期、技術(shù)穩(wěn)定性與可靠性等諸多方面仍然存在較大的提升空間。因此，在實現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具制造與設(shè)計中應(yīng)用后，應(yīng)重視技術(shù)的應(yīng)用探究，不斷提升制造與設(shè)計的質(zhì)量，并通過有效的管理手段，實現(xiàn)技術(shù)的改進，從而為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

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

現(xiàn)階段，數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)了沖壓模具設(shè)計與制造全過程的應(yīng)用如圖1所示，有效提升了沖壓模具設(shè)計與制造水平，但也看到其對模具開發(fā)的制約。從數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用來看，其中涉及到計算機輔助設(shè)計技術(shù)、輔助制造技術(shù)、數(shù)字化編程等多項關(guān)鍵性技術(shù)，具體來講如下：

一是，計算機輔助工程技術(shù)。當前數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用主要突出同步開發(fā)，在設(shè)計與開發(fā)過程中貫穿沖壓工藝，從而全方位分析產(chǎn)品工藝以及沖壓工藝性能，這樣在開發(fā)與設(shè)計過程中都可以保障沖壓工藝得到合理利用，從而快速形成產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)效率。但是這一個過程涉及到多個環(huán)節(jié)，需要計算機輔助計算的幫助才能實現(xiàn)同步進行。因此，借助數(shù)字化技術(shù)中計算機輔助工程技術(shù)，在了解整個沖壓工藝流程的物理規(guī)律下，利用該技術(shù)真實反應(yīng)以及模擬出模具與板材之間相互作用的過程，從而分析其關(guān)系以及變形的原因[1]。并配合使用有限元方法、非線性理論等實現(xiàn)計算機輔助工程的高效利用，最終在行業(yè)內(nèi)部形成了通用軟件，這些軟件在模具設(shè)計環(huán)節(jié)可以對構(gòu)成部件的成形進行準確而快速的預(yù)見，避免設(shè)計上出現(xiàn)問題，提高了設(shè)計效率。

二是，參數(shù)化程編技術(shù)。隨著社會對沖壓模具需求量的增加，要求模具在設(shè)計以及制造環(huán)節(jié)也要提速，數(shù)字化控制已由單純型面加工逐漸向結(jié)構(gòu)面等全加工方向發(fā)展，從而使模具加工制造的小切深、高進給；精度控制嚴格；打磨次數(shù)多；試模工作量大的特點更加突出。但在參數(shù)化程編技術(shù)的支持下實現(xiàn)了高速加工技術(shù)，其對改進上述問題，提升模具加工質(zhì)量，減少變形問題的出現(xiàn)有著重要的作用。而且在應(yīng)用過程中大大提升了模具制造的自動化水平，保障精度以及加工效率實現(xiàn)預(yù)期目標。具體的程編步驟為：一是，使用編程軟件；二是，通過FTP等網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入軟件將信息導(dǎo)入現(xiàn)場數(shù)控加工中心；三是，利用機床在線監(jiān)測功能以及測量機的測量功能進行加工；四是，加工中反饋并更新信息到NC程編數(shù)據(jù)庫，包括刀具庫、機床庫、零件數(shù)據(jù)庫；五是，在回收到編程軟件中。整個過程中可以實現(xiàn)信息的快速同步，保障各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)銜接的順暢，從而提升沖壓模具制造的穩(wěn)定性與可靠性[2]。

三是，模塊化設(shè)計技術(shù)。這項設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用是提升沖壓模具設(shè)計效率的關(guān)鍵，對設(shè)計工作來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計是難點與重點所在，由于其內(nèi)容較為復(fù)雜，必須保障設(shè)計的合理性以及準確性。傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，由于不能實現(xiàn)全數(shù)字化的分析，容易在細節(jié)上出現(xiàn)錯誤。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，逐步實現(xiàn)利用CAD、CAM等一體化設(shè)計技術(shù)，可以在一個軟件內(nèi)進行交互繪圖，但是這類軟件在設(shè)計過程中需要借助其它軟件修改設(shè)計缺陷，所以延長了設(shè)計周期，這在一定程上會影響到設(shè)計質(zhì)量。但是目前在設(shè)計中應(yīng)用UG、PROE等計算機一體化設(shè)計軟件過程中，實現(xiàn)了整個設(shè)計過程中的數(shù)字化，與傳統(tǒng)設(shè)計軟件相比，其最為先進的部分在于可以實現(xiàn)參數(shù)化模塊，利用參數(shù)進行設(shè)計模塊表示，極大的避免了參數(shù)出現(xiàn)錯誤，而且在設(shè)計前可以將導(dǎo)板、導(dǎo)柱、沖頭等關(guān)鍵部位的設(shè)計標準提前導(dǎo)入軟件的數(shù)據(jù)庫中，這樣直接通過在線數(shù)據(jù)查找即可以制成設(shè)計模板，有效的提升了設(shè)計精度以及設(shè)計效率。

四是，數(shù)字化裝配技術(shù)。現(xiàn)階段，通常使用四種方法進行沖壓模具裝配，第一種是分組裝配法、第二種是互換裝配法、第三種是修配裝配法、第四種是調(diào)整裝配法。但是傳統(tǒng)在無數(shù)字化技術(shù)支持情況下，需要到使用現(xiàn)場進行裝配，受多種因素的影響，容易導(dǎo)致單件的精度以及表面受損，從而造成損失。但是數(shù)字化環(huán)境下進行沖壓模具裝配，可以利用數(shù)字化技術(shù)對模具單件進行精加工，直接在線對加工完成的模具精度進行檢測，從而能夠及時發(fā)現(xiàn)問題做出處理，避免在實際應(yīng)用中耽誤工作進度[3]。隨著數(shù)字化技術(shù)的普及，沖壓模具的數(shù)字化裝配有了更為廣泛的應(yīng)用，其中最廣泛應(yīng)用的方法是修配裝配法，在整個安裝過程中，根據(jù)既定的標準對沖壓模具涉及的所有部件進行尺寸檢測，避免在安裝過程中出現(xiàn)間隙，從而提升模具各個部位的匹配性，而且利用這種方法，有效的提升了裝配效率與裝配速度，可以為模具生產(chǎn)與設(shè)計爭取更多的時間。

2 數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計與制造中的管理

目前，數(shù)字化技術(shù)在我國沖壓模具制造行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，其可以集成模具設(shè)計、模具分析、模具制造、模具質(zhì)量檢測等功能于一體，對模具存在的整個生命周期進行控制，但是為了保障每一項功能的有效執(zhí)行，也需要通過信息化管理提升數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性與有效性。企業(yè)在利用信息數(shù)字化技術(shù)對沖壓模具設(shè)計與制造進行管理過程中，重點應(yīng)關(guān)注兩個方面，即技術(shù)管理與生產(chǎn)管理，技術(shù)管理主要應(yīng)用計算軟件針對模具設(shè)計、制造等過程中進行仿真，從而全面進行管理與控制；而生產(chǎn)管理是在技術(shù)管理基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息化，常用的管理系統(tǒng)有ERP、MES等。具體管理體系的建立有以下幾個方面：

一是，構(gòu)建產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式，在產(chǎn)品整個生命周期范圍內(nèi)始終保持數(shù)據(jù)的一致性[4]。利用PDM、CAPP等管理系統(tǒng)存放模具設(shè)計與制造數(shù)據(jù)檔案，并對模具類型進行劃分，建立BOM結(jié)構(gòu)，并在該結(jié)構(gòu)中存放與模具設(shè)計、制造相關(guān)的文件，例如模具三維模型、設(shè)計任務(wù)書、更改單等內(nèi)容，這樣在查找數(shù)據(jù)過程中直接輸入模具型號編碼其可以出現(xiàn)全部信息，快速的獲取到產(chǎn)品的各項參數(shù)，無論在任何生產(chǎn)環(huán)節(jié)下，按照此方式搜索產(chǎn)品型號則可以始終保持模具數(shù)據(jù)的一致，從而避免在生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

二是，構(gòu)建項目管理平臺，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度。模具生產(chǎn)大部分有車間完成，所以車間管理也是影響模具制造質(zhì)量的一項重要要素，大部分車間管理都局限在依照生產(chǎn)進度計劃以及客戶訂單要求進行生產(chǎn)，保障項目的質(zhì)量以及生產(chǎn)時間滿足要求，但是從模具接單、設(shè)計到具體的生產(chǎn)其中存在多個單獨環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)都會出現(xiàn)各種各樣的因素影響最終的模具生產(chǎn)，因此，新的管理模式必須將涉及的環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，而利用ERP、MES等管理系統(tǒng)，構(gòu)建統(tǒng)一的管理平臺，將銷售、生產(chǎn)、設(shè)計等多個部門集成到統(tǒng)一的管理平臺上，生產(chǎn)部門可以從模具下單開始利用計劃排產(chǎn)、物料跟蹤、生產(chǎn)調(diào)度等多項功能實現(xiàn)全方位管理，構(gòu)建計劃層與控制層溝通的橋梁，從而保障計劃與實際生產(chǎn)情況相符合，這樣才能實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的車間管理，并保障生產(chǎn)的順利進行，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程對資源的優(yōu)化配置，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

三是，構(gòu)建共享體系。沖壓模具制造行業(yè)具有一定的專業(yè)性，企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中需要不斷了解國內(nèi)外的先進技術(shù)，不斷對本企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程進行優(yōu)化，相關(guān)技術(shù)軟件進行更新。因此，需要構(gòu)建共享平臺，實現(xiàn)模具設(shè)計、工藝以及制造的對接，在設(shè)計以及模具生產(chǎn)過程中情況及時進行相關(guān)數(shù)據(jù)貢獻、經(jīng)驗傳遞，并且在每完成一個項目中，需要所有參與項目工作人員能夠總結(jié)自己的經(jīng)驗，對優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展提出建設(shè)性的意見，從而不斷積累企業(yè)的智力資產(chǎn)，為實現(xiàn)企業(yè)的長足發(fā)展提供持續(xù)性的動力支持[5]。

四是，沖壓模具生產(chǎn)管理應(yīng)以電子化流程存在，這種形式可以在管理結(jié)束后以及項目完成后重新對管理過程進行追溯。也就是說，電子化管理流程，能夠保留管理過程中的所有痕跡，任何工作人員以及任何行為都會保留信息，一旦在模具生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，審批人員可以直接通過追溯電子化流程，分析出現(xiàn)問題的原因，并直接找到該環(huán)節(jié)的負責人，快速了解情況，對問題進行處理，從而減少企業(yè)的損失以及對企業(yè)造成的影響。

此外，數(shù)字化技術(shù)對模具的開發(fā)有一定的限制，完全實現(xiàn)標準化的設(shè)計與制造，增強了模具生產(chǎn)的重復(fù)性，這樣會對設(shè)計人員以及生產(chǎn)人員的工作情緒、能力造成影響，所以，企業(yè)在發(fā)展過程中要始終注意工作人員的素質(zhì)，并不斷組織設(shè)計人員與制造人員進行專業(yè)的培訓(xùn)，合理應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，并結(jié)合新的工作方式發(fā)揮創(chuàng)造性。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著沖壓模具應(yīng)用需求量的增加，沖壓模具制造行業(yè)也認識到能力的提升才能保障產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)的品牌形象，所以引入數(shù)字化技術(shù)逐步提升生產(chǎn)力，從設(shè)計以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制質(zhì)量問題，實現(xiàn)發(fā)展上質(zhì)的飛越。但是利用數(shù)字化技術(shù)要保障其功能以及作用的充分發(fā)揮，及時對其中存在的不良情況進行改進，從而為實現(xiàn)企業(yè)的長足發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

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