虛擬制造技術(shù)在模具設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用研究

王謙 宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

虛擬制造技術(shù)是基于虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)，對(duì)加工的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上預(yù)先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)到使用的整個(gè)壽命過(guò)程。虛擬制造技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)科學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是融合了多方面科學(xué)科技的綜合性技術(shù)，是為實(shí)現(xiàn)企業(yè)和產(chǎn)品的升華，響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)一次制造成功的需求而產(chǎn)生的一種高精尖技術(shù)。虛擬制造技術(shù)是模擬仿真技術(shù)的更高一層，可以在軟件上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生命周期的全過(guò)程。虛擬制造技術(shù)的主要功能包括，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型，在計(jì)算機(jī)上模擬仿真出產(chǎn)品加工、裝配的全過(guò)程；模擬實(shí)際產(chǎn)品加工制造過(guò)程中可能產(chǎn)生的問(wèn)題，及時(shí)規(guī)避，相應(yīng)的修改設(shè)計(jì)；縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率等。

1 虛擬制造技術(shù)在模具設(shè)計(jì)及制造中的應(yīng)用

1.1 虛擬制造技術(shù)與模具設(shè)計(jì)

不管是任何模具，最終的目的都是制造生產(chǎn)出符合市場(chǎng)要求的產(chǎn)品。所以，企業(yè)需要調(diào)查市場(chǎng)指向，更具市場(chǎng)的具體需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的產(chǎn)品。企業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，在保證滿足市場(chǎng)需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的前提下，最好能夠兼顧產(chǎn)品的外形和制造成本。所以，模具設(shè)計(jì)是工業(yè)制造的第一步，也是定基調(diào)的重要一步，直接影響著接下來(lái)的每一環(huán)節(jié)，關(guān)系著企業(yè)的利潤(rùn)。單純的利用計(jì)算機(jī)很難實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)、模具制造的結(jié)合，如果在實(shí)際的設(shè)計(jì)階段返工次數(shù)過(guò)多，或者在生產(chǎn)階段出現(xiàn)太多問(wèn)題，甚至在產(chǎn)品完成后不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能，對(duì)企業(yè)會(huì)造成很大的損失。虛擬制造技術(shù)可以減少甚至避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)。主要原因是虛擬制造技術(shù)可以靈活運(yùn)用現(xiàn)有的模擬仿真軟件，更好地實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)、模具制造的有機(jī)結(jié)合，對(duì)模具設(shè)計(jì)和模具制造進(jìn)行仿真模擬，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行規(guī)避。

1.2 虛擬制造技術(shù)與模具加工

市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求大多是期望產(chǎn)品質(zhì)量好、精度高、生產(chǎn)周期短、成本低，但是對(duì)于一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積比較龐大的模具來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)上述要求就比較困難。如果不能提前預(yù)見(jiàn)模具制造階段可能出現(xiàn)的問(wèn)題，就會(huì)對(duì)模具制造的進(jìn)度產(chǎn)生直接的影響，甚至導(dǎo)致模具制造的中斷。利用虛擬制造技術(shù)，可以提前仿真模擬模具的制造過(guò)程，優(yōu)化模具制造過(guò)程中的工藝參數(shù)，及時(shí)規(guī)避可能發(fā)生的問(wèn)題。

1.3 虛擬制造技術(shù)與模具裝配

傳統(tǒng)的模具裝配過(guò)程中，想要得到滿意的產(chǎn)品，需要經(jīng)過(guò)多次的修改和調(diào)試，對(duì)產(chǎn)品不斷進(jìn)行改進(jìn)。在模具裝配過(guò)程中，可能出現(xiàn)的產(chǎn)品問(wèn)題，例如模具破裂、翹角、起皺回彈等，都要憑借著裝配人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行反復(fù)的試模和修模，才能解決。但是這樣一來(lái)，就會(huì)增加產(chǎn)品的報(bào)廢率和生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)成本。利用虛擬制造技術(shù)，不需要制造實(shí)際的模具產(chǎn)品，利用虛擬的平臺(tái)就可以仿真出實(shí)際的模具裝配的環(huán)境，進(jìn)而直觀的進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免了反復(fù)試模、修模的過(guò)程，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，保證了產(chǎn)品的精度，降低了生產(chǎn)成本。

1.4 模具虛擬調(diào)試

模具調(diào)試是利用虛擬制造技術(shù)對(duì)模具設(shè)計(jì)不合理的地方進(jìn)行修改。試模是產(chǎn)品在出廠前必定會(huì)經(jīng)歷的一個(gè)環(huán)節(jié)。虛擬調(diào)試就是利用虛擬制造技術(shù)虛擬制造模具產(chǎn)品，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否符合市場(chǎng)和用戶的需求，能否正常投入生產(chǎn)。在實(shí)際的模具生產(chǎn)中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始后，生成的數(shù)據(jù)就可以傳給模具設(shè)計(jì)、模具制造、以及模具裝配，工作人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、模具制造、模具裝配方面的仿真模擬，將分析結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)人員，進(jìn)而促進(jìn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程。

2 虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用前景

模具工業(yè)是我國(guó)近階段仍然十分重視的工業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。目前，我國(guó)模具工業(yè)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在不小的差距。所以，為了適應(yīng)中國(guó)特色社會(huì)主義，追趕發(fā)達(dá)國(guó)家，順應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的潮流，仍要需要對(duì)我國(guó)的模具工業(yè)給予充分的重視。虛擬制造技術(shù)融合了各種高精尖技術(shù)的，仍然是今后模具工業(yè)需要主推的技術(shù)。目前我國(guó)發(fā)展模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是打造適合我國(guó)國(guó)情和實(shí)際需求的虛擬技術(shù)平臺(tái)，推進(jìn)模具生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)化、模具管理控制智能化的進(jìn)程。虛擬制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，但是對(duì)于我國(guó)目前的模具工業(yè)狀況來(lái)說(shuō)，虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用還需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)，軟硬件設(shè)備，企業(yè)的現(xiàn)有條件、人才儲(chǔ)備、管理制度都提出了很高的要求。

3 小結(jié)

綜上所述，雖然目前虛擬制造技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用還不夠廣泛，但是虛擬制造技術(shù)必將在我國(guó)模具工業(yè)中廣泛應(yīng)用，我們應(yīng)該抓住這一機(jī)會(huì)，整體提高我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的水平和質(zhì)量，提高我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)的全球化競(jìng)爭(zhēng)力。