數字化技術應用在沖壓模具設計與制造中的實踐研究

摘要：目前，我國制造業發展十分迅速，相關技術也在不斷完善。尤其在沖壓模具設計和制造方面，技術水平在不斷提升。在實際生產的過程中，模具設計與產品的生產效率有直接關系，采用數字化技術可以促進模具設計水平的提升，進而改善沖壓模具設計與制造的質量，促進制造業的發展，本文就此進行了相關的闡述和分析。

關鍵詞：數字化技術;沖壓模具;設計與制造

沖壓就是利用外部壓力進行模具的生產制作，通過沖壓原材料，使材料發生塑性變形，進而得到所需的工件形狀和尺寸。在沖壓的過程中不僅需要使用沖壓機，模具也是必不可少的組成部分，沖壓模具的質量會直接影響工件生產制造的質量。該模具是比較特殊的一種工藝裝備，有很多的形式。為了滿足生產需求，要加強沖壓模具設計與制造的水平。可以在實際設計和制造的過程中應用數字化技術，確保設計的合理性和制造的精密性，進而符合沖壓制造的要求。

一、沖壓模具設計與制造中應用的數字化技術

（一）CAE技術

在沖壓模具設計與制造中，沖壓成型CAE技術是一種比較常用的數字化技術，根據模具成形的物理特征，通過計算機技術對模具和板料間的作用進行分析，對板料成形的過程進行觀察。目前，在沖壓模具設計與制造的過程中，可以采用CAE技術來提升制造水平，通常采用Auto-Form/PAMSTAMP這個軟件進行設計制造。該軟件不僅可以輸出數據，也能進行數據觀測，進而充分了解板料厚度、流動形式、破壞等變化的情況，并對相關數據進行收集和分析，然后利用數據進行模擬[1]。在設計階段，可以利用該軟件進行模擬設計，進而獲取沖壓模具的設計信息，為模具的制造奠定基礎。CAE技術可以節省設計時間，也能提升設計精度，通過預測和評估模具的模擬數據，了解模具的設計效果，然后進行相應的調整和改進，使沖壓模具的設計和制造更加合理。

（二）快速設計系統

在沖壓模具實際制造的過程中，首先要做好結構設計。在實際設計中，可以應用計算機技術。比較常用的就是CAD技術，該技術廣泛應用在各個行業之中，并且具有良好的應用效果。在使應用中，需要利用軟件進行設計，但受到軟件功能性的影響，可能會增加模具設計周期。可以結合數字化技術，增加專業的設計模塊，同時與方針模塊相結合，使技術向集成化的方向發展，促進設計效率的提升，同時保障制造水平。

（三）模塊化設計

在沖壓模具設計的過程中，結構設計是十分重要的一項內容，如果模塊存在結構缺陷，則產品質量會直接受到影響。所以，必須要采取有效的技術來提升結構設計的合理性。可以應用CAD技術，該技術具有一定的輔助作用。但該技術也要求設計人員有豐富的經驗，同時需要較長的設計周期。為此，可以采用PROE、UG等功能性較強的造型軟件，通過導入參數化模塊的方式使標準件可以被列入到數據系統中，具體包括導板、沖頭等等，進而在設計的時候就可以進行靈活的參數調整[2]。在實踐操作的過程中，應該根據產品要求采用快速導入的方式，利用各項數據生成設計模板，以此提升設計精度。參數化編程可以使模具加工質量進一步提升，有效確保結構的穩定可靠。

（四）數字化裝配

在沖壓模具制造的過程中，通常會采用分組法、調整法、互換法等方式。傳統的沖壓模具加工可以利用加工中心完成，然后采用現場裝配的方式，操作人員將2D零件裝配圖紙作為分類參考，然后根據預先設定好的順序，裝配底座和其他零件，然后進行精加工。該方法存在缺陷，沒有有效的檢查環節，造成加工不夠精確。因此，可以采用OWV進行在線測量，利用軟件對比各項數據，了解模具中存在的設計偏差，進而進行有效的糾正和調整。

二、數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用效果

（一）提升設計精度

在沖壓模具設計和制造的過程中應用數字化技術，可以進一步提升模具精度，使模具質量有所保障，進而促進產品整體質量的提升。以仿真技術來說，以計算機作為基本載體，可以簡化沖壓模具的設計環節，同時也能對各項數據進行收集和分析，能夠保障設計結構的合理性，同時也能降低制造成本，避免不必要的修改和浪費，可以提升產品效益。應用CAD技術可以降低誤差率，保障精度和質量，具有明顯的應用效果。

（二）提升加工效率

在沖壓模具設計中運用數字化技術，改變傳統的設計模式，促進模具加工效率的提升。采用三維數控技術，提升加工精度，使真實的模具和模型精度可以保持一致，充分體現加工的精準性，減少繁冗的加工工序，促進效率的提升，也減少成本的投入[3]。采用PDM/CAPP等軟件對相關的數據資料進行管理，建立BOM結構數據庫，可以將各項數據關聯在一起，包括設計任務書、三維模型等等。通過數字化的管理方式，可以統一各項資料信息，采用網絡同步的方式，實現各項數據信息的同步共享，從而保障加工精度。

（三）降低裝配損壞率

利用數字化技術可以使制造加工更加可靠，從而降低裝配的損壞率。利用數字化技術可以整合各項設計方案，也能收集各個制造和加工參數，搭建數字化管理平臺，對企業生產管理的理念文化進行提煉分析，促進生產水平的提升。應用ERP/MES等數字化技術，實現各個工序的統一調度和管理，集成各項操作功能，促進生產效率的提升，減少裝配過程中出現的損壞問題。

三、結語

綜上所述，在沖壓模具設計與制造的過程中，可以應用數字化技術。通過數字化技術對各項數據進行收集和分析，進而構建三維模型，了解設計中存在的問題，并且利用數據庫進行數據的收集、調整，使設計更加合理，進而提升生產制造的精度。

參考文獻

[1]梁遠君.數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用研究[J].機電信息，2020，641（35）：95-96.

[2]呂建中.數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用分析[J].科學技術創新，2020（07）：166-167.

[3]王姍姍.沖壓模具制造技術的應用以及發展研究[J].南方農機，2019，050（006）：181-182.

作者簡介

付師星（1973—），男，漢族，山東淄博，碩士學歷，副教授，研究方向：機械制造。

（山東工業職業學院 山東 淄博 256400）