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      沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用探討

      2018-10-19 09:11:24程梓桓
      西部論叢 2018年11期
      關(guān)鍵詞:數(shù)字化技術(shù)信息化管理應(yīng)用

      摘 要:本文闡述了沖壓磨具目前在設(shè)計(jì)與制造中存在問題,列舉了數(shù)字化技術(shù)在沖壓磨具行業(yè)中的應(yīng)用情況,數(shù)字化技術(shù)在沖壓磨具行業(yè)的應(yīng)用需要依靠信息化管理,合理的信息化管理體系有利于發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提高磨具生產(chǎn)效率及精度。

      關(guān)鍵詞:沖壓磨具 數(shù)字化技術(shù) 信息化管理 應(yīng)用

      0引言

      制造業(yè)的不斷發(fā)展使沖壓產(chǎn)品在機(jī)械設(shè)備中占的比重越來越大,隨著沖壓產(chǎn)品精度要求及表面要求的不斷提高,沖壓磨具需要有更高的沖壓精度、沖壓效率、使用穩(wěn)定性及使用壽命。目前沖壓磨具每年的增長率為20%。但國產(chǎn)大型磨具的精密度、復(fù)雜化與國外有較大差距,其中50%的高端磨具依靠進(jìn)口。因此,在磨具精度、加工周期、使用壽命、使用可靠性等方面進(jìn)行突破,是提高沖壓磨具質(zhì)量的關(guān)鍵。目前模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)在磨具的生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。磨具企業(yè)利用數(shù)字化技術(shù)做好磨具的設(shè)計(jì)、加工、分析以及制造過程中的控制,可有效地提高沖壓模具生產(chǎn)效率及質(zhì)量,促進(jìn)沖壓磨具行業(yè)的發(fā)展。

      1.沖壓模具制造中存在的問題

      目前,沖壓磨具研制周期長,質(zhì)量低,原因主要包括以下幾個(gè)方面:

      ⑴沖壓工藝方面

      技術(shù)協(xié)調(diào)性不夠,成型分析修改反復(fù),無專家系統(tǒng),歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)少,對(duì)CAE技術(shù)應(yīng)用不足,成型精度不高。

      ⑵磨具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

      磨具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,浪費(fèi)原料嚴(yán)重,設(shè)計(jì)人員流動(dòng)量大,設(shè)計(jì)效率低,缺少標(biāo)準(zhǔn)化模板及智能化模板。

      ⑶制造調(diào)試

      磨具工藝設(shè)計(jì)不合理,加工精度不高,無先進(jìn)的加工設(shè)備,人工加工工作量大,加工周期長,缺乏有效的在線檢測(cè)設(shè)備,零件超差。

      2.模具設(shè)計(jì)與制造中的數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

      沖壓模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù),利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)及制造。提高磨具的精度及使用壽命。在沖壓磨具行業(yè)的應(yīng)用主要包括:

      2.1沖壓成形CAE技術(shù)的應(yīng)用

      沖壓CAE技術(shù)是根據(jù)沖壓成形過程磨具與板料變形的規(guī)律,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬板料實(shí)際變形的全過程及模具與板料的相互作用關(guān)系。沖壓CAE技術(shù)融合了非線性理論、有限元方法及計(jì)算機(jī)技術(shù)。目前已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)使用階段,其中比較典型有DynaForm、AutoForm、PAM-STAMP等,這些軟件能成功的模擬材料厚度的變化、回彈、起皺、破壞及殘余應(yīng)力等。便于在設(shè)計(jì)階段分析零件的成形性及工藝性,發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行優(yōu)化。

      2.2基于模塊化的磨具的快速設(shè)計(jì)

      目前在UG、Proe等三維設(shè)計(jì)軟件中有專用磨具設(shè)計(jì)模塊,磨具企業(yè)可通過建立參數(shù)化模塊、標(biāo)準(zhǔn)件庫及不同的模板實(shí)現(xiàn)“模具快速設(shè)計(jì)”。通過設(shè)計(jì)軟件把公用標(biāo)準(zhǔn)件(導(dǎo)柱、導(dǎo)板、沖頭等)統(tǒng)計(jì)人庫便于調(diào)用。將模具結(jié)構(gòu)制作成模板存入結(jié)構(gòu)庫。沖壓磨具的開發(fā)設(shè)計(jì)需要充分了解產(chǎn)品的加工工藝,并對(duì)沖壓工藝性進(jìn)行合理性分析,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),利用建好的模具結(jié)構(gòu)庫及標(biāo)準(zhǔn)件庫,完成磨具的參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)。針對(duì)典型零件采用模板化設(shè)計(jì)。采用二次開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過程中的重復(fù)工作的智能化操作,縮短設(shè)計(jì)周期。

      2.3利用參數(shù)化程編實(shí)現(xiàn)模具的高速、高精度加工

      合理的加工策略及安全的走刀軌跡是控制模具加工精度的關(guān)鍵。數(shù)控加工可實(shí)現(xiàn)磨具型面和結(jié)構(gòu)面的高速加工。高進(jìn)給,小切深、提高磨具表面質(zhì)量及加工精度,可直接對(duì)淬火鋼進(jìn)行精加工,并保證較高的表面質(zhì)量及尺寸精度,高速加工過程需要機(jī)床、刀具和數(shù)控編程三個(gè)方面的配合。通過建立刀具庫、機(jī)床庫及零件庫,并將各庫對(duì)應(yīng)的數(shù)字參數(shù)通過編程做成CAM加工模板。

      2.4數(shù)字化裝配技術(shù)

      目前,可通過OMV在機(jī)測(cè)量對(duì)精加工后的模具單件進(jìn)行在線測(cè)量,通過對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)及對(duì)比,發(fā)現(xiàn)超差立即更改。有效的保證模具合模質(zhì)量。另外,國外目前采用修配裝配法進(jìn)行模具的裝配。通過尺寸測(cè)量,配磨導(dǎo)板或其他零件,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向間隙的控制并保證裝配質(zhì)量。提高合模進(jìn)度,節(jié)省時(shí)間,為后續(xù)模具的調(diào)試提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

      3.沖壓磨具企業(yè)的信息化管理

      磨具企業(yè)通過信息化管理體系優(yōu)化磨具開發(fā)模式,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、加工工藝等重要數(shù)據(jù)的積累和共享。以車間作業(yè)調(diào)度為核心,實(shí)時(shí)采集及控制生產(chǎn)過程中的質(zhì)量、進(jìn)度及物料信息。實(shí)現(xiàn)磨具企業(yè)所有業(yè)務(wù)過程及管理過程的信息化的,提高企業(yè)磨具生產(chǎn)效率。具體包括:

      3.1 合理的系統(tǒng)流程

      PDM/CAPP系統(tǒng)可方便的實(shí)現(xiàn)流程的電子化操作,包括審批流程及發(fā)放流程等,所有流程按規(guī)則進(jìn)行執(zhí)行,系統(tǒng)對(duì)各個(gè)流程進(jìn)行記錄,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的可追溯性。

      3.2 模具資料的管理

      采用PDM/CAPP來實(shí)現(xiàn)模具檔案的管理,在管理系統(tǒng)中建立不同模具的分層BOM,將與模具零件相關(guān)的各類文件與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來。便于設(shè)計(jì)工程師及下游部門根據(jù)零件圖號(hào)、零件名稱來查詢技術(shù)資料,并保證數(shù)據(jù)的一致性。

      3.3項(xiàng)目管理

      模具的進(jìn)度采集與控制管理過程比較繁瑣。有的項(xiàng)目多達(dá)上百套模具,每套磨具需要同時(shí)監(jiān)控許多設(shè)計(jì)、制造及交付節(jié)點(diǎn)。ERP/MES系統(tǒng)作為計(jì)劃層和控制層之間的橋梁和紐帶,將計(jì)劃、生產(chǎn)與控制緊密聯(lián)系起來,可實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行訂單管理。利用磨具項(xiàng)目計(jì)劃節(jié)點(diǎn),作為數(shù)據(jù)采集與控制的節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)磨具項(xiàng)目高效管理。

      3.4知識(shí)管理體系管理

      建立磨具知識(shí)管理體系,包括模具設(shè)計(jì)、加工工藝流程和生產(chǎn)參數(shù)等信息。通過搭建集成化平臺(tái)形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與設(shè)計(jì)、工藝及制造之間的對(duì)接。實(shí)現(xiàn)磨具資料的積累。

      4.結(jié)論

      數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具生產(chǎn)制造過程中的應(yīng)用,有利于提高磨具的生產(chǎn)效率、磨具精度及使用壽命,極大的促進(jìn)了沖壓磨具行業(yè)的發(fā)展。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 溫永驅(qū).數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J/OL].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)[2018-09-06].https://doi.org/10.19474/j.cnki.10-1156/f.006071.

      [2] 魏健民.淺談數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2018(19):152-153.

      [3] 王昌福.淺談數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī),2018,49(09):207-208.

      [4] 許鐵濤,郭迎春,宗珂,楊志勇.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2018(02):57-58.

      [5] 陶李.沖壓模具設(shè)計(jì)和制造中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(12):11.

      [6] 王秀麗,魏永輝.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新,2016(18):78-79.

      作者簡介:程梓桓(1982.07.10);性別:男,籍貫:廣東陽江,民族:漢族,學(xué)歷:本科,畢業(yè)于湛江師范學(xué)院;

      現(xiàn)有職稱:助理機(jī)械工程師。

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