沖壓模具設計和制造中的數字化技術應用研究

摘 要：近年來，隨著國民經濟的快速發展，我國機械制造業發展迅猛，我國的沖壓模具企業逐漸實現數字化、智能化，且隨著數字化技術的應用，我國機械沖壓模具設計水平不斷提高，但其與發到國家仍舊存在一定的差異，文章研究沖壓模具設計和制造中的數字化技術應用，以此來改善傳統的模具，促使我國沖壓模具的高速發展。

關鍵詞：沖壓模具；數字化技術；設計應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.009

0 前言

目前我國以航空制造業和汽車工業為主的機械類制造業發展迅速，促使我國沖壓模具以年20%的速度持續增長。沖壓模具本質上屬于技術密集型產品，沖壓生產中的沖壓產品的智聯、生產效率等與模具設計具有較大的關聯，大力發展模具的數字化設計與制造技術的分析與研究，將數字化技術廣泛應用在模具工業中，促使現代機械制造業得到快速發展。

1 沖壓模具設計和制造中的數字化關鍵技術

在沖壓模具的使用上，要將數字化技術應用在模具制造的全過程，實現自動化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發。模具制造的數字化技術主要是將計算機技術應用在模具制造的過程中，實現每一制造環節的精確控制，從而滿足沖壓生產的要求。數字化關鍵技術具體包括以下幾種：

（1）沖壓成形CAE技術。沖壓成形CAE技術本質上是利用計算機技術制造計算機軟件，并將計算機通用軟件應用在模具自動化質量控制過程中，促使該技術能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應用在模具制造過程中，通過計算機分析、模擬機械用材的流動、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來對模具產品零件的成形、工藝設計進行準確的預見和建議，實現模具的形變。

（2）模塊化的快速設計系統。對于沖壓模具的制造與設計，要重視結果設計，能夠將技術系統應用于模具制造上，提高模具設計的質量。如隨著現代計算機技術的發展，沖壓CAD/CAM的一體化技術應用在模具設計上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。

CAD通用軟件主要是應用在交互繪圖和造型層次的設計上，一般是以模具設計人員的設計經驗為主來進行模具繪圖和造型設計，這種軟件設計方法不能夠及時發現模具設計中的不足之處，一定情況下會延誤模具設計周期，影響模具的設計質量。因此在數字化關鍵技術的使用上，可以將模具設計的技術結合起來，彌補單一技術應用中的不足之處。

2 沖壓模具設計和制造中的數字化技術的優點

（1）數字化裝配技術的優點。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調整裝配發等具體內容，在模具設計上，可以將這四種裝配法按照先后順序應用在設計環節中，有利于進行精加工，減少裝配過程中模具標準件的損毀。

（2）計算機仿真技術的優點。在傳統的沖壓模具設計上，高度鋼材在循環加載條件的作用下，會產生較強的包辛格效應，而計算機仿真技術的應用極大程度上改變了沖壓設計現狀，通過計算機仿真模擬將設計參數設計在固定范圍內，進行沖壓設計，提高了模具設計的精確度。

（3）數字化參數的程編優點。參數化程編應用在沖壓模具的加工制造上，在數字化技術的作用下，逐漸從單純的型面加工擴展到結構面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變為高進給，有效改善工件加工質量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細節制造，以此既滿足模具的設計精確度要求，也有效降低使用費用。

3 沖壓模具設計和制造中的數字化技術的應用

3.1 軟件技術在模具產品設計同步工程中的應用

在模具產品的同步開發中，要想滿足沖壓模具的建設要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發過程中。在沖壓模具的開發設計上，要求設計人員全員參與，從沖壓模具的生產工藝、產品的沖壓技術再到模具的具體開發，都要依據沖壓成形的物理規律進行模具設計，借助計算機數字化技術真實的反映模具與板料的的關系，并將計算機軟件應用在模具變形設計的全過程中。

在沖壓模具的設計上，可以應用非線性理論、有限元方法以及各項計算機軟硬件，以此來對產品零件的成行進行精確的預算，全面提高沖壓模具的技術機控制質量與效率。

3.2 模塊結構化的快速設計應用

在數字化技術使用上，要預先消化模具的任務要求（沖壓要求），結合現場模具生產經驗，應用模具結構庫，進行模具的初設計；其次再要進行模面設計，這一階段調用標準機械件庫，組裝成一套完整的模具。在參數化模塊設計上，要實現典型結構模板化和重復工作智能化，以此來提高沖壓模具的制造水平。

典型結構模塊化，主要是基于模塊化的思想，對沖壓模具的典型結構進行分類總結，應用數字化技術進行模具設計參數的控制，生成智能化模板，以此在模具設計過程中完成建模；重復工作智能化應用上，主要是將模具設計過程的重復工作利用智能化模板和二次開發工具來實現縮短設計周期的目的，以此來實現沖壓模具的智能化、自動控制化進程。

3.3 信息系統的應用

在沖壓模具設計上，要將數字化技術應用在制造業的每一環節中，如可以將數字化技術應用在機械自動化管理、繪圖設計、參數分析、模具制造以及模具檢測中，在這一過程中應用信息化系統，可以實現產品信息的共享，并將模具制造信息以計算機信息化的形式固定下來，從而為沖壓模具的制造設計提供借鑒意見，降低模具設計人員的工作量。

4 結語

隨著信息技術以及科學技術的發展，我國的沖壓模具已經由傳統的機械模具形式轉變為機械自動化體系，將先進的數字化技術應用在模具制造上，極大提高了我國沖壓模具的發展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進了我國沖壓模具的行業的發展進程。

參考文獻：

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作者簡介：陶李（1990-），江蘇盱眙人，本科，助理工程師，研究方向：機械設計制造。