冲压模具设计和制造中的数字化技术应用研究

冲压模具设计和制造中的数字化技术应用研究

张满栓

关键词：冲压模具；数字化技术；应用研究

1冲压模具设计和制造中的数字化关键技术

随着计算机技术、网络技术和数字化技术的快速发展，其遍及社会生产各个领域，冲压模具的设计与制造也不例外。可以说，数字化技术已经应用到了模具设计与制造全过程，极大地提高了冲压模具的设计和制造水平，当然，它也成为了制约模具开发的重要因素之一。就冲压模具设计与制造中的数字化技术而言，主要是指借助于计算机辅助设计技术、计算机辅助制造技术在冲压模具设计与制造过程中的应用，来提高冲压模具设计与制造水平。总结当前国内外冲压模具设计与制造企业所使用的计算机辅助设计、制造技术成功经验，结合冲压模具设计与制造的基本流程，其使用的关键技术主要有以下4个。

1.1冲压成形CAE技术

冲压成形CAE技术本质上是利用计算机技术制造计算机软件，并将计算机通用软件应用在模具自动化质量控制过程中，促使该技术能够满足模具制造的精确度要求，也显著提高冲压模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP软件应用在模具制造过程中，通过计算机分析、模拟机械用材的流动、厚度的变化以及材料的破坏、起皱等，以此来对模具产品零件的成形、工艺设计进行准确的预见和建议，实现模具的形变。

1.2模块化的快速设计系统

对于冲压模具的制造与设计，要重视结果设计，能够将技术系统应用于模具制造上，提高模具设计的质量。如随着现代计算机技术的发展，冲压CAD/CAM的一体化技术应用在模具设计上，可以有效避免单一软件使用的弊端。CAD通用软件主要是应用在交互绘图和造型层次的设计上，一般是以模具设计人员的设计经验为主来进行模具绘图和造型设计，这种软件设计方法不能够及时发现模具设计中的不足之处，一定情况下会延误模具设计周期，影响模具的设计质量。因此在数字化关键技术的使用上，可以将模具设计的技术结合起来，弥补单一技术应用中的不足之处。

1.3数字化装配技术

当前，冲压模具装配主要有分组装配法、互换装配法、修配装配法和调整装配法4种。对于早期冲压模具加工，在加工中心完成加工后，要在现场装配，多使用分组装配法。分组装配法的缺点是无法保证单件状态的导柱精度/导滑面位置度，导柱导板会有拉伤，最终损坏标准件。而在数字化环境下，可以在线测量精加工后的冲压模具单件，将相应的测量结果直接统计、记录到软件中，并与设计要求进行对比，发现问题马上更改，大大提高了冲压模具的加工精度，切实保证冲压模具的加工质量。目前，越来越多的西方国家开始采用数字化装配技术装配模具，最典型的方法是修配装配法。整个装配过程通过准确测量相关数据直接配磨导板或者其他零件，从而保证导向间隙，最终做到合模装配。数字化装配技术方法有效保证了冲压模具的合模进度，为后续冲压模具的调试赢得更多时间，从而完成数据测量和软件分析，有效保证冲压模具的加工质量。

1.4参数化程编

随着冲压模具制造与更换节奏的加快，数控加工已由传统单纯的型面加工向型面、结构面并重的全面加工转变，加工与制造速度由中低速向高速转变。高速加工与制造技术在冲压模具制造业中的优点主要有以下几点：第一，小切深、高进给；第二，有效改善工件表面加工质量，减少打磨操作；第三，大大提高了加工精度，试模工作量明显减少；第四，把握小刀具加工模具的细节，减少不同规格刀具的使用次数，进一步减少加工费用；第五，采用高精度、大进给的方式完成淬火钢精加工，模具表面质量高，成功避免了传统加工方式导致的冲压模具变形问题。参数化程编的作用在于大大提高了数控加工的自动化水平，进一步提高了冲压模具件的加工精度和冲压模具件的加工效率。总之，“参数化程编”数控加工技术使高速加工冲压模具成为可能，在大大提高冲压模具加工效率同时，保证了加工冲压模具质量的标准化。这对提高冲压模具的稳定性和可靠性有非常重要的意义。

2冲压模具设计和制造中的数字化技术的优点

2.1数字化装配技术的优点

冲压模具的装配方法一般分为4种，包括互换装配法、分组装配法、修配装配法以及调整装配发等具体内容，在模具设计上，可以将这四种装配法按照先后顺序应用在设计环节中，有利于进行精加工，减少装配过程中模具标准件的损毁。

2.2计算机仿真技术的优点

在传统的冲压模具设计上，高度钢材在循环加载条件的作用下，会产生较强的包辛格效应，而计算机仿真技术的应用极大程度上改变了冲压设计现状，通过计算机仿真模拟将设计参数设计在固定范围内，进行冲压设计，提高了模具设计的精确度。

2.3数字化参数的程编优点

参数化程编应用在冲压模具的加工制造上，在数字化技术的作用下，逐渐从单纯的型面加工扩展到结构面加工，由中低速加工变化为高速加工，从小切深变为高进给，有效改善工件加工质量，减少加工打磨面；减少试模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具为主，注重细节制造，以此既满足模具的设计精确度要求，也有效降低使用费用。

3冲压模具设计和制造中的数字化技术的应用

3.1软件技术在模具产品设计同步工程中的应用

在模具产品的同步开发中，要想满足冲压模具的建设要求，就要将冲压工艺贯穿于冲压模具的同步开发过程中。在冲压模具的开发设计上，要求设计人员全员参与，从冲压模具的生产工艺、产品的冲压技术再到模具的具体开发，都要依据冲压成形的物理规律进行模具设计，借助计算机数字化技术真实的反映模具与板料的的关系，并将计算机软件应用在模具变形设计的全过程中。在冲压模具的设计上，可以应用非线性理论、有限元方法以及各项计算机软硬件，以此来对产品零件的成行进行精确的预算，全面提高冲压模具的技术机控制质量与效率。

3.2模块结构化的快速设计应用

在数字化技术使用上，要预先消化模具的任务要求（冲压要求），结合现场模具生产经验，应用模具结构库，进行模具的初设计；其次再要进行模面设计，这一阶段调用标准机械件库，组装成一套完整的模具。在参数化模块设计上，要实现典型结构模板化和重复工作智能化，以此来提高冲压模具的制造水平。典型结构模块化，主要是基于模块化的思想，对冲压模具的典型结构进行分类总结，应用数字化技术进行模具设计参数的控制，生成智能化模板，以此在模具设计过程中完成建模；重复工作智能化应用上，主要是将模具设计过程的重复工作利用智能化模板和二次开发工具来实现缩短设计周期的目的，以此来实现冲压模具的智能化、自动控制化进程。

3.3信息系统的应用

在冲压模具设计上，要将数字化技术应用在制造业的每一环节中，如可以将数字化技术应用在机械自动化管理、绘图设计、参数分析、模具制造以及模具检测中，在这一过程中应用信息化系统，可以实现产品信息的共享，并将模具制造信息以计算机信息化的形式固定下来，从而为冲压模具的制造设计提供借鉴意见，降低模具设计人员的工作量。

结束语

根据上文论述，国内的冲压模具公司慢慢地将目光投向了智能的数字化科技上，而且通过这几年的开发，有些公司甚至可以到外国市场洽谈订单。但是，此现象并不是全面性的，只能说是部分区域已开展实施。因此，我们所有相关企业应该对此引起关注，努力致力于数字化模具开发和管控的研发行列中

参考文献

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[2]王秀丽，魏永辉.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用[J].科技与创新，2016，18：78-79.

[3]尹湘云.冲压模具数字化设计手册软件的开发技术研究[D].四川大学，2003.