現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

宜萬春

【摘 ?要】本文重在闡釋現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容以及基本方式，對(duì)模具與機(jī)械的設(shè)計(jì)區(qū)別進(jìn)行了相關(guān)分析，在此基礎(chǔ)上并對(duì)模具設(shè)計(jì)的軟件進(jìn)行介紹，其中有二維、三維、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件，并對(duì)各個(gè)模具設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)分析。展望未來模具設(shè)計(jì)智能、集成、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代模具;計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）;發(fā)展趨勢

模具設(shè)計(jì)從本質(zhì)上來說是機(jī)械設(shè)計(jì)的一種類型，在模具設(shè)計(jì)的最初階段，手工繪圖是最重要的手段之一。由于手工繪圖的局限性，因此模具制造與精度以及裝備上往往不能差強(qiáng)人意。隨著計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)的模具設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)也獲得了快速的發(fā)展進(jìn)步。手工繪圖此時(shí)已經(jīng)不再是最為主要的設(shè)計(jì)手段，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的CAD方式悄然興起。與這一技術(shù)相輔相成的CAE成為這一行業(yè)設(shè)計(jì)的主要方式。

1.模具設(shè)計(jì)

1.1模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容

就目前而言，模具設(shè)計(jì)主要包括四種基本的類型：成型零件、全新的制造工藝、整體構(gòu)造以及二維圖紙的設(shè)計(jì)。

（1）制品工藝分析與設(shè)計(jì)。進(jìn)行制品設(shè)計(jì)的時(shí)候，較好的成型工藝性是必然，這不僅能夠降低材料消耗，簡化工序，同時(shí)在模具結(jié)構(gòu)、質(zhì)量方面也表現(xiàn)穩(wěn)定，其簡單的操作，也是其優(yōu)點(diǎn)之一。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常情況下是先考慮可行的成型工藝方案，必須要針對(duì)產(chǎn)品本身在整體生產(chǎn)的效率與質(zhì)量以及其它與產(chǎn)品安全、成本控制、以及壽命等方面的原因展開必要的分析，從而確定成型工藝方案。由確定的成型工藝方案及其制品特點(diǎn)，再對(duì)其精度、生產(chǎn)的批量以及加工條件進(jìn)行進(jìn)一步落實(shí)，劃分模具的類型和結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算。

（2）所謂的模具成型零件設(shè)計(jì)指的是與制品的整體形狀相吻合的零件設(shè)計(jì)類型，而要想完成模具成型零件的設(shè)計(jì)必須要充分的解決凹、凸兩種模型以及其他的鑲件。一般情況下，主要針對(duì)的是關(guān)于凸模以及凹模型芯、型腔的相關(guān)設(shè)計(jì)，讓其形狀結(jié)構(gòu)、尺寸以及精度等達(dá)到技術(shù)要求。

1.2模具設(shè)計(jì)的方法

模具設(shè)計(jì)的方法與CAD技術(shù)的應(yīng)用之間存在尤為緊密的聯(lián)系，除此之外，在參數(shù)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化設(shè)計(jì)方面都存在尤為緊密的聯(lián)系。

（1）參數(shù)化設(shè)計(jì)方式

所謂的參數(shù)化設(shè)計(jì)本身是以尺寸作為主要驅(qū)動(dòng)力量，也就是需要針對(duì)零件在相應(yīng)特征上面的約束，例如：平行、同軸、水質(zhì)以及對(duì)其等方式，而針對(duì)位于零件之上的相應(yīng)特征，可以通過遲勛以及幾何形狀等下相應(yīng)參數(shù)的變化來進(jìn)行必要的表示。通過修改參數(shù)再生，驅(qū)動(dòng)特征變化，點(diǎn)擊保存后與其關(guān)聯(lián)的二維工程圖會(huì)自動(dòng)更新，從而減少出圖工作量，而且不會(huì)擔(dān)心漏改。對(duì)設(shè)計(jì)好的零件可以進(jìn)行模擬裝配，若裝配中存在干涉、間隙等問題能清楚看出，在設(shè)計(jì)階段就能發(fā)現(xiàn)，從而減少損失和返工。

（2）標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化本身指的是某些零部件本身的標(biāo)注化設(shè)計(jì)方式，例如：彈簧、導(dǎo)套、螺釘以及導(dǎo)柱等等。通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)相應(yīng)的零部件能夠直接投入使用之中，不需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到提升設(shè)計(jì)整體效率的目的。模具的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于模具性能和質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效應(yīng)以及生產(chǎn)周期方面都有著較大作用，有利于優(yōu)化生產(chǎn)管理以及一定程度上減少企業(yè)的庫存壓力。

（3）模塊化設(shè)計(jì)

所謂的模塊化設(shè)計(jì)指的是利用模具上零部件結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，讓產(chǎn)品達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化以及組合化。經(jīng)實(shí)踐，模塊化設(shè)計(jì)可以讓設(shè)計(jì)工作在時(shí)間上、質(zhì)量上得以提升，大眾汽車就成功利用模塊化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出多款車型，周期短、成本低。相比于其他機(jī)械產(chǎn)品，模具的模塊化有著零件空間交錯(cuò)、凸凹模以及一部分零件外形不能預(yù)見的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)和類型也是變化多樣。

2.模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢

與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)技術(shù)相比較，現(xiàn)代化的模具制造方式呈現(xiàn)出的基本特點(diǎn)主要包括：單件小批量、離散型生產(chǎn)。這對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，更好的滿足用戶需求有著較大作用。另外，這種特點(diǎn)也是進(jìn)一步強(qiáng)化模具設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代市場變化的應(yīng)變能力，未來的模具設(shè)計(jì)趨勢如下：

（1）多集成趨勢。這種趨勢要求現(xiàn)代模具計(jì)不應(yīng)該固守傳統(tǒng)發(fā)展模式，而是整合技術(shù)、人力資源以及管理技術(shù)，使其形成多集成趨勢發(fā)展。而與模具設(shè)計(jì)相關(guān)的理論主要包括：模具設(shè)計(jì)學(xué)理論、機(jī)械學(xué)、光學(xué)、熱血以及電磁學(xué)等相應(yīng)學(xué)科類型。

（2）智能化的發(fā)展趨勢。當(dāng)前背景之下，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向模具設(shè)計(jì)的方向進(jìn)行發(fā)展，在從傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)至模具設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化的全過程之中，至相應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成型，這其中所有的環(huán)節(jié)都在朝向智能化的方向發(fā)展。除此之外，作為模具的設(shè)計(jì)人員以及最終的實(shí)際操作人員的整體操作必須建立在科學(xué)理論的指導(dǎo)之下，從而實(shí)現(xiàn)人和機(jī)之間的緊密配合。

（3）網(wǎng)絡(luò)化趨勢。模具設(shè)計(jì)過程中的常用軟件全部需要利用網(wǎng)絡(luò)中的軟件技術(shù)或硬件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在模具設(shè)計(jì)中越來越突出自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢，很多成功的案例出現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)的跨界合作中，這是一種越來越明顯的發(fā)展趨勢。

（4）不間斷進(jìn)行更新。當(dāng)前，國內(nèi)模具設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)整體快速發(fā)展，相應(yīng)的競爭也在趨于激烈，作為設(shè)計(jì)人員必須要已發(fā)展的眼光來看待問題，從而保證自己的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)始終位于整個(gè)時(shí)代的前言。不斷加強(qiáng)創(chuàng)新，以此使自己在行業(yè)競爭中立于不敗之地。

（5）模具軟件功能集成化。要想能夠更好的實(shí)現(xiàn)軟件功能整體的集成化，首先要保證所有的軟件功能模塊都是齊備的，每個(gè)功能模塊都要以同一數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)模型作為基礎(chǔ)，以此來達(dá)到對(duì)信息進(jìn)行綜合管理和共享的目的，進(jìn)而在每一個(gè)生產(chǎn)過程中，都能達(dá)成最佳效益，實(shí)現(xiàn)這個(gè)最終目標(biāo)。

結(jié)束語

本文當(dāng)中對(duì)模具設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了主要地介紹，也就是從模具設(shè)計(jì)在內(nèi)容、方法與工具方面進(jìn)行介紹，將模具設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行區(qū)分，其區(qū)別包括：1）模具設(shè)計(jì)分為具體四個(gè)方面，即制品工藝分析和設(shè)計(jì)、模具零件設(shè)計(jì)、模具整體設(shè)計(jì)與模具二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì);2）模具設(shè)計(jì)有很多不同的方法，有模塊化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)與參數(shù)化設(shè)計(jì);3）模具設(shè)計(jì)的主要工具是模具設(shè)計(jì)的相關(guān)軟件，其中包括CAE軟件、三維CAD軟件與二維CAD軟件等。對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化一般會(huì)采用CAE軟件;4）模具設(shè)計(jì)應(yīng)該向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，更多集成，不斷進(jìn)行創(chuàng)新，讓模具軟件功能逐步實(shí)現(xiàn)集成化與三維化。

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（作者單位：無錫微研股份有限公司）