數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用

許 榮

（宜興高等職業技術學校，宜興 214200）

隨著機械制造業的不斷發展，數字化技術可以借助相關設備轉化各種信息，使計算機能夠識別相關信息，有效實現信息的加工、存儲以及傳送等功能。沖壓生產工藝在一定程度上代表著國家的技術競爭力，因此數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用十分重要。

1 沖壓模具設計與制造中的數字化技術類型

沖壓指的是借助壓力機生產的壓力和模具，通過對原材料施加外力，使其產生塑性變形進而獲得所需要的形狀和尺寸工件。

1.1 沖壓成型計算機輔助工程技術

沖壓成型計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技術是沖壓模具設計與制造中常見的數字化技術，根據沖壓模具成型的規律及計算機輸出模具和板料間的作用觀察其板料成型[1]。應用沖壓成型CAE技術可以顯著縮短沖壓模具設計與制造所需的時間。CAE技術還可以在短時間內生成零件外形的評估意見和分析報告，有利于促進數模及時修改、產品改進以及方案確定，充分保證了后續工序的順利實施。

1.2 模具工藝方案設計技術

模具工藝方案設計技術主要是分為修邊模加工模面變間隙技術和逆向工程（Reverse Engineering，RE）技術兩種。其中，修邊模加工模面變間隙技術與零件精度、成形性以及材料變薄率相結合，應用數字化技術間隙處理模面，顯著縮短了鉗工研制和模具加工時間。不僅簡化了調試工作的難度，減少了工作量，還顯著提升了研配質量。RE技術廣泛應用于產品改型、研發以及質量分析等方面，可以顯著縮短產品開發和設計時間，有利于促進產品更新，還可以把控新產品帶來的成本風險，提升產品系列化和造型設計的水平，較為適用于小批量和單件零件制造。

1.3 參數化高速加工技術

以往數控加工技術僅局限于型面加工，加工效率較為低下。隨著我國對模具的需求量日益增長，參數化高速加工技術應運而生。這種技術可以實現小切深與高進給，顯著提高了加工表面精度和質量，減小了試模與打磨的工作量。這種技術應用于小刀具模具細節加工，通過淬火鋼精加工，不僅可以顯著減少刀具消耗量，還充分保證了模具的表面質量，在降低經濟成本的同時，顯著提高了加工效率。

1.4 模塊化快速設計系統技術

現階段，沖壓技術中包含了計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）技術等，可以顯著減少在設計中單一軟件產生的問題。在實際的沖壓模具設計中，設計人員在接到模具設計任務后，需要預先消化任務要求、生產廠家要求以及沖壓要求，然后結合現場實際生產經驗，調用模具結構庫相關數據，對初設計進行修改，再調用標準件庫，最后合裝為完整模具[2]。這種技術利用載人智能化模板和二次開發工具，可有效縮短重復工作的設計時間。

2 數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用

2.1 數據管理

在數字化技術管理體系中，建立產品數據管理系統是一項重要工作。應用快速設計技術建立沖壓模具數據庫和結構庫，可以為快速設計提供支持。在沖壓模具設計與制造中應用數字化技術，可以搜集和保存所有的沖壓模具設計和制造數據信息[3]。實際工作中，工作人員僅僅需要借助計算機檢索沖壓模具的名稱及型號等信息，就可以調取相關沖壓模具數據，大大提高了工作效率。通過借助網絡將數據庫和結構庫的資源信息進行同步和保存，可以有效實現沖壓模具的設計與制造一致性，充分保證相關數據的保密性和及時性。加工零件作業過程如圖1所示。

2.2 項目管理

項目管理在實際的沖壓模具項目生產中是一項較大的工程。以往項目管理根據訂單要求進行生產操作，生產流程多較為獨立，且需要經接單、設計以及生產等流程才可生產完成。而在此過程中，工作人員的采集和管理控制工作十分重要。但是，在實際項目操作中，每個項目都存在多套模具，而每套沖壓模具都要經過復雜工序進行交接，因此難以保證工作效果與模具質量。MES技術能夠在平臺上進行訂單管理、計劃設計以及投入排產[4]，還可以借助其系統的集成功能進行沖壓模具的設計和生產，在兼顧各個環節的監管控制的同時，大大提高了企業的生產效率和管理效果，獲得了更強的市場競爭力。沖壓模具項目管理平臺流程如圖2所示。

圖1 加工零件作業過程

圖2 沖壓模具項目管理平臺流程

2.3 經驗管理

在沖壓模具設計與制造中實施數字化技術，可以統一搜集和保存沖壓模具的方案及制造工藝等信息，有利于形成特有的資料庫，進而保存沖壓模具的相關經驗[5]。

3 結語

數字化技術應用于沖壓模具設計與制造中具有降低模具裝配損壞率、提高設計精度以及提高加工效率等一系列優勢。技術人員要不斷開拓創新，以促進我國沖壓模具行業的發展。