模具數字化制造技術分析

曾薇子

（廣東省技師學院，廣東 廣州 516100）

模具數字化制造技術分析

曾薇子

（廣東省技師學院，廣東 廣州 516100）

模具在醫療器械、食品、新能源、軌道交通、汽車、航空航天等領域應用廣泛。而數字化模具制造技術的不斷發展，極大地提高了模具的加工制作水平，也推動了我國模具產業的快速發展。加大對模具數字化制造技術的分析和研究，加強技術創新，便能不斷提高模具制造技術水平。本文簡要介紹了模具的數字化制造，分析了模具數字化制造技術和模具數字化制造技術應用需要注意的問題。

模具；數字化；制造技術

近年來，模具市場需求量不斷增多，加工制作工藝快速發展，而模具制造在工業生產領域的質量要求較高，實現其生產制造的數字化、專業化和流水線化勢在必行。隨著數字化技術的不斷發展，模具數字化制造技術取得了極大進步，再加上各種新材料、新工藝、新技術在模具加工制造中的應用，顯著提高了模具的數字化制造水平。

1 模具數字化制造概述

模具數字化制造主要是采用數字化技術來實現模具制造，包括模具的加工制造、虛擬成形、虛擬檢測、虛擬制造、仿真、虛擬裝配、三維可視化設計等整個過程，是整個加工制造的核心。近年來，模具制造技術快速發展，并且呈現出知識化、集成化、并行化和數字化的發展趨勢，而數字化技術在模具的創新開發制造中發揮著越來越重要的作用。模具數字化制造通過數字化技術對模具制造中的各種數據、圖形和信息定量地進行控制、處理、存儲和表達，科學預測模具性能，分析其可制造性，推動模具制造業向知識化模式發展。在模具生產制造周期中數字化已經成為一項重要的驅動因素，而數字化制造技術也成為模具加工制造的關鍵，因此應積極推動模具數字化制造技術的不斷發展。

2 模具數字化制造技術

2.1 模具的快速設計和管理系統

標準化的模具設計、知識工程技術和CAD技術的發展為模具設計提供了技術基礎，在三維CAD系統中融合模具設計的規范、原理、經驗和知識，相關設計人員應按照模具設計要求設計模型，準確完成模具設計。通過科學管理模具設計的設計數據、圖紙和三維模型，不僅能夠降低模具制造成本，而且能有效提高模具設計制造速度。通過保存和利用模具設計制造中的各種資源，加快模具設計開發速度，縮短產品研發周期。

在型材下陷壓模和橡皮囊液壓成形過程中往往會發生回彈現象，型材壓制以后，由于彈角過大會造成鈑金零件彎邊不貼模，甚至導致下陷區域回彈變淺。由于導致回彈現象的原因比較復雜，影響因素很多，只依靠經驗很難消除這種回彈現象，因此需要迫切解決這個問題。以模具制造資料和手冊中的相關工程數據和回彈計算結果，將CATIA和鈑金零件模具制造經驗有效融合起來，因此應開發設計基于回彈修正的鈑金模具制造系統。為了縮短下陷類和液壓成形類模具的制造周期，規范模具設計參數，提高模具成形精度，應仔細整理模具設計數據，保存到專業數據庫中。

同時，應用CAD三維軟件來設計制造模具，對數據庫數據進行直接調用，應用軟件系統在三維數模中全面體現回彈參數、模具參數，科學分析模具制造過程，實現模具制造規范化和參數化。相關設計人員從參數數據模塊中的零件信息獲取回彈參數，從而得到零件數模，利用第三方軟件導入工藝數模，實現模具快速開發設計，設計人員也可通過自動或者手動方式獲取模具參數。

2.3 CAE在模具制造中的應用

在復雜鈑金件成形過程中采用有限元方法實現科學模擬，由于鈑金件成形質量往往會受到不同工藝參數的影響，根據模具成形規律，選擇最優方案，確定模具關鍵參數，指導模具成形制造方案。在鈑金成形模擬過程中應用PAMSTAMP軟件，這款專業、成熟的仿真分析軟件能夠對模具進行可行性優化和評估，模擬和分析模具成形的精確性。當前，CAE仿真分析軟件在除了檢驗模具和手工成形模具以外的模具設計中應用廣泛，而對于不規則盒類零件、薄壁深腔件等，往往很難利用經驗公式對鈑金件成形性能進行計算，這時可利用CAE仿真分析軟件進行有效的仿真分析。

3 模具數字化設計

3.1 設計工藝方案

結合沖壓工藝，使得模具的數量以及工序得以減少，做到集約化的生產，減少模具的成本消耗，使得沖壓的生產成本也在一定程度上減少。對模面進行間隙處理，在此過程中需要結合零部件的精度需要、成形性等，使模具調試工作更加順利開展，保證零部件的質量以及精確度。

3.2 對零件變形進行補償

由于拉延尺寸比較大的平坦零件之后，其剛性會減弱，零件的上部會出現塌陷的問題，因此就需要通過變形補償技術使得零件的質量得到保證。利用CAE軟件對成形工藝進行分析研究，使得模具在重構加工時能夠有科學的依據，包裝工板料變形狀態得到有效的分析，在CAE參數中獲得自動回彈補償的模面，使得拓撲與原有模型是一致的。這種技術的應用能夠使得研配工作的數量得意減少，使得模具的型面更加精確。

隨著我國的不斷改革，擴大開放以及經濟、文化全球化的潮流影響，在全球的各個地方掀起了“漢語熱”的學習活動。但是由于漢英文化的差異，在將中國的名著漢譯英的過程中出現了諸多的問題。因此，在翻譯過程中如何處理漢語和英語的關系一直是翻譯界的焦點話題，譯者都在通過自己的努力將中國文化“原滋原味”的呈現給外國的讀者。這就要求譯者既要精通中國語言文化背景，又要具備豐厚的英語基礎水平，以達到“中國特征”的完美保留。

3.3 設計結構

可以進行三維實體設計，將設計的真實情況反應出來，使得問題在設計環節凸顯出來，防止到制造環節中進行補救，使得成本支出增多。建立完善的模具設計資料庫，使得模具設計的時間縮短，保證模具能夠實現較高的質量和標準。此外要對自動沖壓過程進行仿真，直觀的觀察到整個過程的運行情況，對結構設計進行優化，減少生產成本以及時間。

4 模具數字化制造技術應用需要注意的問題

隨著模具制造技術和信息技術的不斷融合，模具加工制造逐漸朝著數字化方向發展，并且計算機輔助制造技術應用越來越廣泛，利用計算機完成從生產準備到加工制造的全過程，包括質量分析和檢測、制造工藝控制、生產作業、加工模擬分析、數控加工編程、工藝設計等。其中CAM數字化技術在模具加工制造中的應用主要是結合CAD模型的零件數控代碼，動態模擬模具加工過程，還要模擬機床加工的碰撞和干涉檢查，在實際的模具數字化制造過程中應注意以下幾個問題。

4.1 參數庫和加工模板

模具加工制造對于精確度要求較高，相關制造人員應加強日常學習，應用一些成功經驗，建立合適的參數庫和加工模板，編寫標準、專業的程序，并且明確不同模具形狀和加工余量、走刀方向、道具選擇、機床選用等切削參數的NC加工工藝方法。

4.2 建立坯料

受到鑄造工藝、原材料等條件的限制，我國模具毛坯鑄造精度相對較低，相關理論數模和毛坯往往存在偏差，很容易影響后續制造工藝，引發撞機、撞刀等危險。利用白光掃描技術根據參考點和數碼點構建坐標定位系統，結合光柵測量原理，通過光學拍照定位技術，在短時間內可獲取模具表面信息，對毛坯掃描成型，根據三維模型和掃描成型數據的對比結果，幫助CAM設計人員編寫計算機程序之前及時發現鑄造缺陷、余量異常、鑄件干涉等問題，預先做好處理，對模具制造風險進行提前規避，確保順利完成模具加工制造。

4.3 仿真模擬

一般情況下，模具結構都比較復雜，側整形、側切模具上有很多斜楔機構，加工制造過程中主軸或刀具很容易和模具工件發生干涉，從而損傷機床和模具，不僅影響模具使用壽命，而且產生較大的經濟損失，所以為了保障模具制造質量和安全性，應結合具體的機床設備情況，建立主軸頭庫、道具庫、參數庫等，完成計算機程序編程以后，從機床數據庫調用相關參數，做好切削仿真模擬，對干涉區域利用驗證程序做好優化和修正，保障現場加工過程中模具零件的安全性和正確性。

4.4 在機檢測

在模具加工機床上在機檢測系統主要用于模具檢測和測量，并且可有效監控模具加工制造的整個過程，避免發生人為誤操作，極大地提高了模具加工制造效率和質量。以往完成模具加工制造以后都是利用坐標測量機來復檢，其需要耗費大量的人力和時間，雖然這種檢測方法準確性較高，但是不能實現和模具數字化制造的無縫銜接。而通過利用在機檢測技術可以自動檢測完成制造的模具，給出詳細的檢驗報告，不僅極大地提高了檢測效率和質量，而且有效減少了模具工件的輔助和轉運時間。

5 結語

近年來，計算機網絡技術、科學技術快速發展，而模具數字化制造應用、發展和融合了管理科學與制造技術，通過發展模具數字化制造技術，使傳統制造業轉換為智力型工業，利用高新技術，全面提高模具制造的智能化和自動化水平。

[1]康愛英. 試析模具的數字化設計及相關制造技術[J]. 煤炭技術，2012,11:15～16.

TG375.41

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1671-0711（2017）01（下）-0098-02