探析智能化技術在模具設計制造中的科學應用

楊興

摘要：模具多應用于工業(yè)及制造業(yè)，其設計和制造對精度及標準化程度的要求極高。本文分析智能化技術在模具設計制造中的應用，引入智能化技術，降低模具設計制造過程中對精度及標準化程度的把握難度，提升模具質量。

關鍵詞：智能化技術;模具設計制造;CAD技術

引言：

智能化發(fā)展成為各個行業(yè)改革轉型的重點方向，在模具設計制造領域，其智能化發(fā)展直觀體現在先進技術的融合與合理應用上，在降低設計難度、提高模具質量、提升設計制造效率方面發(fā)揮出重要作用。為促進智能化技術在模具設計制造中得到更深入的應用，需要對有關經驗進行總結。

1模具設計制造中智能化技術的應用現狀

1.1智能化技術應用現狀

國內智能化模具設計制造產品在模具總量中的占比約為30%，相較于發(fā)達國家來說，模具設計制造的智能化程度還有待提升。目前行業(yè)將智能化發(fā)展作為中長期目標，隨著更多智能化技術的融入，智能化模具占總產品的比例有望超過50%。模具設計制造服務于現代工業(yè)、制造業(yè)的生產，相關行業(yè)對產品、技術、工藝質量要求不斷嚴格，也促使模具設計制造業(yè)朝向精細化、標準化發(fā)展，在生產成本、周期、模具質量方面有更優(yōu)的表現。據統計，設計制造過程中科學應用智能化技術，可使模具生產周期縮短1/4左右，同時提高產品性能。由此來看，進一步發(fā)展智能化模具設計制造技術，成為行業(yè)生產能效提升的必然選擇。

1.2在冷沖壓模具中的應用

目前應用于模具設計制造中的智能化技術主要為CAD和CAM技術，其在冷沖壓模具中的應用范圍涵蓋工藝分析、結構分析、資料庫搭建、智能系統管理等。技術應用過程中，將原始圖紙及有關參數導入到系統中，自動完成工藝分析，并輔助設計人員進行方案確認，然后利用電子技術進行設計參數計算和誤差調節(jié)，經智能化技術圖形處理后，給出標準化的制造程序，進入生產過程。

以汽車模具的生產為例，CAD、CAM等智能化技術在汽車模具設計制造中的使用時間較長，目前已經積累大量技術應用經驗，有資料表明，在汽車車身結構設計中應用CAD技術，可縮短設計制造周期50%左右[1]。國內有關冷沖壓模具設計制造智能化的研究起步較晚，現有技術多在引進技術的基礎上進行二次開發(fā)，因此在未來一段時間，有必要加大專門針對汽車和模具CAD等技術的科研投入。

1.3在鍛造模具中的應用

智能化技術在鍛造模具中的應用也有較長的歷史，模具結構優(yōu)化及生產工藝優(yōu)化方面成就突出。鍛造模具發(fā)展于軸對稱手工模的基礎之上，常規(guī)軸對稱模具由于幾何圖形較為規(guī)整，利用計算機系統進行操作比較簡單;長軸類的軸對稱模具由于結構特殊，其設計制造過程中想要融入CAD或CAM技術的難度較大，因此對于鍛造模具設計制造來說，智能化技術的應用范圍較窄，技術應用范圍主要是工藝分析、結構分析等。

2模具設計制造中智能化技術的應用流程

2.1工藝分析階段

首先，優(yōu)化模具設計制造工序，實現集約化生產，進而有效縮短生產時間、降低生產成本。其次，結合模具各零部件的精度、薄厚、性能要求，使用NC模面變間隙技術對間隙做適當調整，降低鉗工研配難度并縮短模具制造周期。再次，若模具中零部件外形較平，在拉伸成型過程中，易導致部件整體剛度降低、出現變形或塌陷問題。此時，可利用變形補償技術進行處理。例如，在拉伸成型過程，利用CAE軟件，分析模具零部件的精確參數要求，保持其與曲面模型拓撲結構相一致，提高模具加工精度。最后，利用RE逆向工程技術完成設計過程再現，主要涉及產品優(yōu)化設計、新產品研發(fā)、質量分析、逆向追溯等環(huán)節(jié)，可縮短模具產品開發(fā)設計周期，促進產品更新，降低新型模具的開發(fā)、生產風險。目前，該技術在模具設計制造中的應用已非常廣泛。

2.2結構設計階段

模具結構設計主要經歷三個環(huán)節(jié)：

2.2.1三維模型創(chuàng)建

模具三維模型的創(chuàng)建主要運用CAD技術，將傳統平面圖紙轉化立體化模型，使得整個結構設計過程在可視狀態(tài)下進行。CAD技術能夠真實、直觀呈現模具結構的各個細節(jié)，同時輔助設計師開展干涉檢測、運動狀態(tài)模擬的操作，在設計階段即充分挖掘模具結構上的問題，確保其制造精度，可間接降低模具設計制造成本。

2.2.2設計資料庫搭建

智能化技術的有效運用基于完善的數據資料，結構設計階段使用的資料主要包括基礎結構、典型結構、沖壓設備和標準件四部分。其中，典型結構和沖壓設備資料庫中存有大量以往模具結構設計資料，可為新模具的設計提供模型參考。基礎結構資料庫和標準件資料庫則服務于模型設計標準化程度的提升，各類標準化參數均來自于該類資料庫[2]。在大量設計資料的輔助下，模具設計效率可得到顯著提升，同時確保其參數、性能等達到相關標準要求。

2.2.3沖壓線過程仿真

模具設計自動沖壓過程各機構間關系復雜，進行過程仿真可直觀觀察各個機構、部件間的位置關系，并得到干涉曲線，對潛在干涉問題進行提前排除，優(yōu)化模具結構。沖壓線過程仿真后，可結合仿真結果，適當調整斜楔機構或端拾機構，避免模具制造生產過程中出現干涉，幫助降低模具調試成本。

2.3生產制造階段

除過程仿真外，模具生產制造之前還可利用大數據技術，完成對模具的分析調試工作。同時結合MES系統、EDM信息識別系統等，完成模具設計制造的參數配置，確保自動化生產線上工位點的精確性，保證模具制造質量。智能化技術在模具設計制造中的科學應用，促使其生產加工過程的自動化水平不斷提升，相較于傳統加工方式，各類智能化管理系統的應用使得模具加工精度更加可控。

結論：

在模具設計制造過程融入智能化技術，對于提高設計制造水平和產品質量意義重大，建議相關單位及人員加快智能化技術在模具設計制造過程中的應用研究，更好服務于工業(yè)及制造業(yè)領域發(fā)展。

參考文獻：

[1]沈曉偉.探索智能化技術在模具設計制造中的科學應用[J].國際公關，2020 （01）：235.

[2]鄭立爽，陳芳，王惠芳.注塑模具數字化設計與智能制造技術[J].智庫時代，2019 （29）：236-237.