智能化技術在模具中的運用分析

秦歡

摘要：技術的創新，往往帶來產業的變革。模具制造業作為重要的基礎工業，其技術也深刻影響著汽車工業、電子信息、家電、建材及機械等行業的發展。而諸如高速銑削技術、先進成型技術、CAD/CAM智能化設計、3D打印技術、即時檢測技術、表面強化技術等先進的模具設計制造技術的創新和應用，則對模具制造行業意義深刻。然而，技術的升級換代，往往需要大量資金的投入。如何在成本和新技術應用之間達到平衡，則是我們模具制造企業非常關注的一點。

關鍵詞：模具制造;智能化技術;運用

一、模具制造智能化現狀

模具作為材料成型的重要方式之一，與機械加工相比，模具加工具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生產、效益高等優點，因而在汽車、能源、機械、電子、信息、航空航天工業和日常生活用品的生產中被廣泛應用。

在消費升級趨勢下，國內機械、汽車、電子、電器等產品對生產過程所需模具提出了高品質、低價格、快交貨的新的更高要求，模具行業在技術產品更高層次基礎上的突破，加大制造水平的研發投入，提高技術水平，提高技術產出，向著高精密化、自動化、智能化、新型化、融合化的方向發展，從而使得產品更精密、更經濟，更多樣，滿足新的生產需要。

以自動化、智能化為例，自動化、智能化是提高效率的保障，隨著各種配合模具生產的自動化設備的普及，以及模具內部標準件的智能化程度提升，模具生產的效率將越來越高，而且朝著更好更高層次發展。

二、模具智能化給模具技術帶來的挑戰

（一）模具設計技術方面的挑戰

智能模具中大量傳感器的應用，其位置如何確定、可靠性如何保證等給模具結構設計增加了新的難點，智能控制系統以及復雜動作結構模塊等設計元素的加入以及設計軟件水平的提升、各種數據庫的建立和積累都給模具設計技術帶來了極大的挑戰。

（二）模具制造技術方面的挑戰

智能模具結構上的改變和設計思想必須通過模具制造來實現，如傳感器的安裝實現、實時控制系統的有效性、復雜的動作模塊的制造實現乃至水、電、熱控制的精確實現等。另外，各種制造相關工藝數據庫是一個非常重要的技術支撐。

（三）模具仿真技術方面的挑戰

模具仿真技術挑戰有2個方面：一方面是離線仿真問題，新技術、新材料、新結構以及新工藝都會導致仿真技術（模型）的發展，特別是大量的熱場、磁場以及光等物理和化學仿真的需求，把模具仿真技術和理論水平推到一個前所未有的高度。另一方面是模具實時的仿真與控制問題，即仿真軟件與模具結合，當模具成形生產過程出現偏差而控制系統數據庫又不能給出相關調整指令時，必須根據實時仿真數據迅速給出指令建議，系統執行，這樣就要求仿真系統發出的指令必須快而準確。

（四）模具成形基拙理論方面的挑戰

模具智能制造的實現，依賴于大量的數據庫和智能控制系統，而這種智能控制系統必須建立在大量成形經驗積累和理論分析及其數學模型基礎之上，需要研究分析這些基礎成形理論和技術，才能實現模具智能制造的有效控制。

（五）模具成形工藝技術方面的挑戰

模具智能化的核心是實現對模具成形工藝過程的智能化實時控制，即需要有很完備的成形工藝控制軟件。而這種軟件是基于成形工藝的理論和技術之上的，顯然，專家系統和專家數據庫的模式已經遠遠不能滿足模具成形工藝過程的智能化實時控制。因此，模具的成形工藝理論和技術成為模具智能化的關鍵。可以預測，未來的模具不僅僅是模具硬件本身，而是帶有成形工藝軟件的模具，即模具企業除了銷售模具之外還有成形工藝。

三、模具制造的發展趨勢

隨著信息與數字技術的發展，模具智能化也嶄露頭角。可以控制溫度和壓力的注射模和壓鑄模正在普及，新型的模具結構紛紛出現，精密成形控制和技術也受到了越來越多模具企業的關注，顯現出了許多模具智能化的初期特征。未來的智能模具由模具、傳感器、網絡及控制系統、成形工藝智能控制軟件等組成，模具在成形零件的過程中，將傳感器獲取的實時信息傳送給模具成形控制系統，由控制系統中的成形工藝（網絡）智能控制軟件對其進行分析和決策，并發出控制指令，實現模具成形工藝全過程的智能控制。

（一）模具軟件功能集成化，模具生產中的設計、制造、裝配、檢驗、測試等環節實現信息的共享與綜合，產品的數據模型可以通過指定的協議傳輸到各個環節，模具軟件功能更加齊全。

（二）模具設計、分析及制作的三維化。使用三維軟件進行模具設計，且三維模型能夠在模具結構CAE分析、數控編程、成型過程CAE分析等環節中共享，避免重復建模。三維設計過程直觀準確，有利于在生產前發現模具設計中不合理結構。

（三）模具軟件應用的網絡化趨勢。現在是信息化的時代，信息的共享能夠推動模具企業資源的合理配置，包括模具企業內部和外部的資源共享。將模具軟件接入網絡，不僅能夠提高模具企業內部信息傳輸的效率，還有利于促進企業間的合作與交流。在模具行業中推廣虛擬設計、敏捷制造等技術將是未來的重要發展方向。

四、結束語

模具智能制造單元就是一個智能終端，它將模具的智能化與網絡化集成為一個制造端單元，可以通過互聯網將模具的智能制造服務提供給社會，這種以模具為核心的智能制造端單元將成為模具智能化的重要代表之一。

參考文獻：

[1]張強.淺談機械模具智能制造技術及應用[J].農家參謀，2019（16）：225-227.