模具工程的智能化發(fā)展探究 Research on Intelligent Development of Die and Mould Engineering

時(shí)胤皓 SHI Yin-hao

摘要： 在中國(guó)特色社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)騰躍式發(fā)展的今天，模具工程作為人類生產(chǎn)生活的重要支撐，亦是呈現(xiàn)出了欣欣向榮的風(fēng)貌，在創(chuàng)新科技的應(yīng)用加持下，已然邁入了自動(dòng)化發(fā)展的全新階段。在此過(guò)程中，智能化技術(shù)作為現(xiàn)代科技文明的典型成果，在模具工程中的應(yīng)用亦是相當(dāng)廣泛，相關(guān)方面的課題研究備受關(guān)注和熱議。本文基于對(duì)智能化技術(shù)的相關(guān)概述，以汽車制造以及內(nèi)燃機(jī)制造業(yè)為例，重點(diǎn)就模具工程的智能化發(fā)展進(jìn)行了探究，以供參考和借鑒。

Abstract： Today， with the rapid development of the Socialist market economy with Chinese characteristics， die and mould engineering， as an important support for human production and life， is also showing a flourishing style. With the application of innovative technology， has entered a new stage in the development of automation. In this process， as a typical result of modern science and technology civilization， intelligent technology is also widely used in die engineering. Based on the summarization of intelligent technology， this paper takes automobile manufacturing and internal combustion engine manufacturing as examples， and focuses on the intelligent development of die and mould engineering for reference.

關(guān)鍵詞： 模具工程;智能化;發(fā)展;實(shí)踐

Key words： die engineering;intelligentization;development;practice

中圖分類號(hào)：TQ320.52;TP391.72? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）22-0209-02

0? 引言

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人才與科技是驅(qū)動(dòng)社會(huì)發(fā)展的兩個(gè)核心力量。在“科技強(qiáng)國(guó)”的偉大戰(zhàn)略格局下，現(xiàn)代科技在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用嵌入愈加廣泛，并實(shí)現(xiàn)出了巨大的價(jià)值效益產(chǎn)出。其中，智能化作為科技發(fā)展的最尖端成果，是實(shí)現(xiàn)模具工程自動(dòng)化進(jìn)一步升級(jí)的主要抓手，事實(shí)上亦是取得了顯著收效。但就客觀事實(shí)而言，目前模具工程的智能化發(fā)展尚未完全成熟，整體自動(dòng)化裝備水平并未達(dá)到理想的高度，是制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，未來(lái)仍有巨大的作為空間。

1? 智能化技術(shù)的相關(guān)概述

智能化是事物在網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下，所具有的能滿足人的各種需求的屬性。信息化時(shí)代格局下，現(xiàn)代科技發(fā)展促動(dòng)著智能化的騰躍式發(fā)展，重置了人類生產(chǎn)生活新常態(tài)。事實(shí)上，智能化作為人類社會(huì)發(fā)展的重要趨向，其應(yīng)用范疇不斷擴(kuò)展，包括模具工程、媒體傳播等，并帶來(lái)了諸多便捷體驗(yàn)。例如，在智能化技術(shù)應(yīng)用的加持下，汽車制造行業(yè)逐漸從傳統(tǒng)工業(yè)制造晉升為極具時(shí)代科技感的新型高科技產(chǎn)業(yè)，使汽車從普通的駕駛功能拓展到了智能導(dǎo)航、無(wú)人架勢(shì)、自動(dòng)化控制、人工智能等，滿足了不同場(chǎng)景下人們對(duì)汽車的多樣化需求。現(xiàn)階段而言，智能化技術(shù)的應(yīng)用性能亦是不斷改善，并呈現(xiàn)出高精度、柔性化、復(fù)合性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，為之在模具工程領(lǐng)域的應(yīng)用鋪墊下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。其中，柔性化依托于數(shù)控系統(tǒng)本身的性能，因著其模塊化設(shè)計(jì)，可最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能，實(shí)現(xiàn)了管理的升級(jí)。時(shí)至今日，模具工程的智能化發(fā)展勢(shì)在必行，這也是決定行業(yè)未來(lái)的重大事項(xiàng)，應(yīng)當(dāng)引起足夠關(guān)注。

2? 模具工程的智能化實(shí)踐

模具工程的智能化與之自動(dòng)化升級(jí)有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的今天，整體趨勢(shì)不可逆，并可實(shí)現(xiàn)在多個(gè)方面。具體而言，模具工程的智能化實(shí)現(xiàn)集中表現(xiàn)在管理結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備等環(huán)節(jié)，相關(guān)論述如下：

2.1 管理結(jié)構(gòu)

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，市場(chǎng)化格局下，企業(yè)面臨著嚴(yán)峻的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)形勢(shì)，其生存與發(fā)展的最大倚仗在于管理，是推動(dòng)有序生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)。事實(shí)上，伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，智能化的應(yīng)用輻射范圍不斷擴(kuò)張，深刻影響著人們的生產(chǎn)生活，造就了機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的新模態(tài)。為了進(jìn)一步升級(jí)企業(yè)生產(chǎn)管理水平，為可持續(xù)發(fā)展筑基，應(yīng)當(dāng)充分耦合智能化技術(shù)應(yīng)用，并借此推動(dòng)傳統(tǒng)管理模式改革，有機(jī)地將模具工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、營(yíng)銷等各環(huán)節(jié)緊密串聯(lián)在一起，統(tǒng)一調(diào)配到智能化運(yùn)營(yíng)平臺(tái)上，有效支持資源配置、資金利用等工作，從而實(shí)現(xiàn)最大化的價(jià)值產(chǎn)出。在此基礎(chǔ)上，模具工程的智能化發(fā)展，將有助于快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，方便企業(yè)生產(chǎn)決策，合理安排計(jì)劃任務(wù)，提升機(jī)械設(shè)備的利用水平。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

縱觀模具工程行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化已然成為主流，是企業(yè)未來(lái)變革的重要趨勢(shì)。與此同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)模具工程的自動(dòng)化，對(duì)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用要求相對(duì)提高，而智能化的切入，則使之配置更加合理，支持強(qiáng)化生產(chǎn)產(chǎn)品的使用效果。因此，機(jī)械生產(chǎn)單位應(yīng)牢牢把握住市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心，以用戶需求為導(dǎo)向，結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn)特性，建設(shè)全面的智能化系統(tǒng)，借助人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)生產(chǎn)產(chǎn)品的綜合性能及參數(shù)表現(xiàn)，如此這般亦有利于提升用戶的主觀體驗(yàn)。上汽也在注意到消費(fèi)者年齡、經(jīng)濟(jì)能力、喜好等的變化后，開始將目標(biāo)定位在智能全球模塊化架構(gòu)SIGMA的建立上，希望能夠在次基礎(chǔ)上構(gòu)建出一套舒適度高、電氣化結(jié)構(gòu)好、可進(jìn)化會(huì)思考的全新模塊架構(gòu)，以此來(lái)增強(qiáng)整車造型的“天生力智”。要知道在鑄造件無(wú)論是在汽車車體還是在汽車內(nèi)燃機(jī)整機(jī)零部件中的占比而言都是相當(dāng)大的，尤其是內(nèi)燃機(jī)中的機(jī)體、活塞、活塞環(huán)、汽缸蓋等基本全部為鑄造部件，相比較焊接零部件而言，鑄造部件更具穩(wěn)定性、可靠性且耐高溫、耐磨性等優(yōu)點(diǎn)也較為突出。對(duì)內(nèi)燃機(jī)的磨具工程進(jìn)行智能化升級(jí)，將在很大程度上實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)鑄造部件質(zhì)量的再一次提升，這對(duì)于提升整車的產(chǎn)品設(shè)計(jì)極具重大意義。

2.3 機(jī)械裝備

在以往的工作模態(tài)下，模具工程生產(chǎn)及應(yīng)用的自動(dòng)化裝備水平不高，流水線式的操作對(duì)從業(yè)者綜合素質(zhì)提出了較高要求，并且容易受多重因素影響發(fā)生故障，進(jìn)而降低了機(jī)械生產(chǎn)效率和質(zhì)量。模具工程的智能化發(fā)展，未來(lái)重要的一點(diǎn)朝向是利用智能化管理系統(tǒng)重塑機(jī)械生產(chǎn)流程，將傳統(tǒng)人工操作解放出來(lái)，降低質(zhì)量影響因子，提高產(chǎn)品參數(shù)的精準(zhǔn)度及整體質(zhì)量性，并且有利于降低生產(chǎn)成本開支，可大幅改善企業(yè)的盈利能力。在智能化的工作平臺(tái)支持下，推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)管理的集約化，及時(shí)了解機(jī)械裝備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)針對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出的故障警報(bào)進(jìn)行處理，可降低維護(hù)檢修工作量，且最大限度地避免風(fēng)險(xiǎn)，保證生產(chǎn)有序、安全進(jìn)行。以CAXA制造工程師為例，該軟件就是背景北航海爾軟件有限公司專門針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造而開發(fā)的智能化磨具生產(chǎn)加工軟件，能夠在計(jì)算機(jī)的輔助下，對(duì)相關(guān)零部件進(jìn)行建模、設(shè)計(jì)、編程。CAXA可以全面呈現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)部曲線結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)，可以憑借其強(qiáng)大的功能輔助實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部連桿、曲軸等的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)，在經(jīng)過(guò)一系列縝密的模具生成、仿真加工、數(shù)控加工過(guò)后形成，更符合內(nèi)燃機(jī)實(shí)際工作需求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3? 模具工程的智能化發(fā)展

模具工程的智能化發(fā)展處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的進(jìn)程中，并且日益精進(jìn)，因著智能化技術(shù)本身的特性考量，呈現(xiàn)出了多重趨勢(shì)，包括可視化、柔性化以及自動(dòng)化等，對(duì)其認(rèn)知與理解，是更好催動(dòng)相關(guān)工作進(jìn)展的基礎(chǔ)。

3.1 可視化

根據(jù)百度百科的相關(guān)釋義，所謂可視化即是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái)，再進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。模具工程的智能化，依托計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論指導(dǎo)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的加持下，以更加直觀的方式表達(dá)，如圖片、影像等，有助于機(jī)械設(shè)備的簡(jiǎn)單化操作。因此，模具工程的智能化發(fā)展未來(lái)，可將智能化技術(shù)應(yīng)用到制圖領(lǐng)域，提升其轉(zhuǎn)化單一文字的能力，能夠以圖像的方式表達(dá)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)更加豐富多樣的信息呈現(xiàn)。以CAD制圖為例，其本身就是智能化升級(jí)的典型代表?；谟?jì)算機(jī)過(guò)程的可視化，智能化技術(shù)在模具工程中的應(yīng)用范圍及效能將得到進(jìn)一步擴(kuò)展，值得重點(diǎn)關(guān)注。例如，通過(guò)可視化的方式分解內(nèi)燃機(jī)，有助于更加清晰地了解其運(yùn)行特性，針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 柔性化

所柔性化，簡(jiǎn)單來(lái)講即是指機(jī)械產(chǎn)品的加工自由性。事實(shí)上，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模態(tài)下，社會(huì)創(chuàng)新創(chuàng)造的速率不斷更迭，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的種類需求持續(xù)改進(jìn)，且更新周期呈現(xiàn)出一種縮短趨勢(shì)，這也是工業(yè)社會(huì)快速發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力所在。在這樣的環(huán)境時(shí)局下，模具工程的智能化發(fā)展，亦需關(guān)注其柔性化趨向，結(jié)合實(shí)際情況，提升反應(yīng)能力，合理調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，包括人員結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)計(jì)劃等，從而顯著改善產(chǎn)業(yè)發(fā)展的自由度。尤其是全球一體化潮流中，伴隨著“一帶一路”、“海上絲綢之路”等開放戰(zhàn)略實(shí)施，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)國(guó)內(nèi)亦造成了不小的沖擊，企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的宏偉目標(biāo)，關(guān)鍵在于隨市場(chǎng)變化而變化，智能化的柔性化應(yīng)用顯得至關(guān)重要，是模具工程發(fā)展的必然走向。

3.3 自動(dòng)化

綜合來(lái)講，我國(guó)模具工程的發(fā)展主要呈現(xiàn)高效化與精準(zhǔn)化趨向。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，智能化技術(shù)應(yīng)用發(fā)揮了不可替代的作用。既往的經(jīng)驗(yàn)表明，人們的現(xiàn)代化生產(chǎn)生活與模具工程有著愈加緊密的聯(lián)系，但是由于其安全性能偏低，面臨著多重方面的風(fēng)險(xiǎn)威脅。從人本主義關(guān)懷的視角出發(fā)，模具工程的智能化發(fā)展，通過(guò)自動(dòng)化替代工人工操作，將現(xiàn)代科技應(yīng)用嵌入到機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的各個(gè)方面，借助其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集及處理功能，合理調(diào)度模具工程機(jī)械生產(chǎn)，降低人工操作難度，實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)出。例如，納米技術(shù)在光學(xué)、制造、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)廣泛，應(yīng)當(dāng)全面提升智能技術(shù)的精密化、衛(wèi)星化，推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化升級(jí)，如內(nèi)燃機(jī)等，明顯改善其經(jīng)濟(jì)性能，未來(lái)其產(chǎn)出價(jià)值不可估量。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，模具工程的智能化發(fā)展十分重要和必要，是整個(gè)行業(yè)未來(lái)不可逆的趨向之一，其本身價(jià)值產(chǎn)出毋庸置疑。在整個(gè)模具工程自動(dòng)化升級(jí)的今天，智能化技術(shù)應(yīng)用終將滲透到多個(gè)環(huán)節(jié)，并逐步實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋，包括管理結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備等，其現(xiàn)實(shí)意義產(chǎn)出得到了充分印證。未來(lái)，模具工程的智能化發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出可視化、柔性化以及自動(dòng)化等多種趨勢(shì)。作者希望學(xué)術(shù)界大家持續(xù)關(guān)注此類課題研究，善于從不同維度視角切入，關(guān)照模具工程的智能化發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)，針對(duì)性地提出更多有效建議舉措，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)出價(jià)值最大化，催動(dòng)人類社會(huì)邁入新時(shí)代。

參考文獻(xiàn)：

[1]張恒源.智能化技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（09）：100-101.

[2]張樹剛.新型模具智能制造關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2020，33（03）：53-56.

[3]張良，陳潔，朱學(xué)超.智能化技術(shù)在模具工程自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019（41）：115-116.

[4]陳慶紅.逆向工程技術(shù)在高精度模具開發(fā)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，33（02）：14-17.

[5]吳震宇.內(nèi)燃機(jī)故障診斷若干理論與相關(guān)技術(shù)的研究[DB/OL].2019（11）：115-116.

[6]徐立華.柴油機(jī)故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2019（07）：145-147.

[7]張德祥，吳小培，盧一相.EMD在汽車變速齒輪箱振動(dòng)故障分析的應(yīng)用[N].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（02）：158-161.