数字化技术的模具设计与制造研究

秦欢

【摘要】近年来，计算机网络技术、科学技术快速发展，而模具数字化制造应用、发展融合了管理科学与制造技术，通过发展模具数字化制造技术，使传统制造业转换为智能型工业，利用高新技术，全面提高模具制造的智能化和自动化水平。鉴于此，本文主要分析基于数字化技术的模具设计与制造。

【关键词】数字化技术；模具设计；制造

一、数字化技术的涵义

数字化技术，即指充分借助多媒体、计算机等信息化媒介，全面结合现实生产要求，积极进行信息的取得、甄别与处理，并有效地设计产品的结构形式，模拟产品的使用性能，从而实现产品生产制作的过程中所涉及的信息技术的总称。在依托信息化技术生产产品的过程中，多媒体及计算机等信息化媒介发挥着极其重要的作用。计算机软件的使用能够增强产品设计的快捷性，并依靠计算机软件视图功能形象地模拟设计产品及模具，降低实物设计的耗材及时间浪费，有效节约产品和模具设计经费，全面提升产品的使用性能，有利于产品的研发。数字化技术在现代模具设计与制造中的应用，有助于提升企业对于新产品的研发能力，并增强产品在市场上的竞争力。

二、模具数字化设计

（一）模具工艺方案设计

（1）在模具工序方面进行优化。通过对模具设计工艺的优化，使模具工序的复杂性降低，促使集约化生产模式的实现，能够使模具设计和制造成本都有效降低。

（2）零件整体变形补偿技术。对于一些大尺寸平坦零件来说，在成形中进行拉伸延长，造成零件的整体刚性下降，尤其在零件的顶面极易出现坍塌情况下，为了确保零件的品质，可采用整体隆起变形补偿技术进行处理。对板料成形工艺采用CAE等软件进行分析，为模具重构提供准确分析数据，保证与原曲面模型的拓扑结构相同。该技术的应用能够使模具型面精度得到提高，并且减少研配工作量。

（3）逆向工程技术。该技术是对产品设计技术的再现过程。在产品改型设计、新产品研发、产品逆向追溯等领域内应用较多。该技术的主要优势在于降低产品开发周期和设计时间，提高产品更新换代速度；提高产品系列化及造型水平。

（二）结构设计

（1）创建三维实体。利用CAD技术，构建三维实体模型，改变传统利用模仿三视图模式，可将模具直观反映出来，利用干涉检查、运动模拟等手段进行分析，将制造中可能出现的问题在设计阶段进行解决，使模具制造成本得到降低。

（2）模具设计资料库。进行模具设计时，采用的资料库主要包含四部分：基本结构库、典型结构库、模具设备库及标准件库，在模具结构设计中，系列化零件、装配参数化零件全部由標准件库提供；结构设计中，可通过典型结构库、模具设备库寻找模型进行参考；基础结构库使参数化的模具设计更加智能与灵活。建立模具标准化资料库，可加快模具设计速度，并且使模具质量得到提升。

（3）开模仿真。设计、开模过程中，各机构运行及形状比较复杂，通过仿真开模过程，对各部件在整个过程中的位置关系可直观看到，可输出干涉曲线，对设计中可能存在的干涉现象进行发现，可对结构及时进行优化。

三、模具数字化制造

（一）参数库和加工模板

模具加工制造对于精确度要求较高，相关制造人员应加强日常学习，应用一些成功经验，建立合适的参数库和加工模板，编写标准、专业的程序，并且明确不同模具形状和加工余量、走刀方向、道具选择、机床选用等切削参数的NC加工工艺方法。

（二）建立坯料

利用白光扫描技术根据参考点和数码点构建坐标定位系统，结合光栅测量原理，通过光学拍照定位技术，在短时间内可获取模具表面信息，对毛坯扫描成型，根据三维模型和扫描成型数据的对比结果，帮助CAM设计人员编写计算机程序之前及时发现铸造缺陷、余量异常等问题，预先做好处理，对模具制造风险进行提前规避，确保顺利完成模具加工制造。

（三）仿真模拟

模具结构都比较复杂，如侧抽芯、弹簧抽芯等结构，加工制造过程中主轴或刀具很容易和模具工件发生干涉，从而损伤机床和模具，不仅影响模具使用寿命，而且产生较大的经济损失，所以为了保障模具制造质量和安全性，应结合具体的机床设备情况，建立机床数据库、刀具库、参数库等，完成计算机程序编程以后，从机床数据库调用相关参数，做好切削仿真模拟，对干涉区域利用验证程序做好优化和修正，保障现场加工过程中模具零件的安全性和正确性。

（四）在机检测

在机检测系统主要用于模具检测和测量，并且可有效监控模具加工制造的整个过程，避免发生人为误操作，极大地提高了模具加工制造效率和质量。通过利用在机检测技术可以自动检测完成制造的模具，给出详细的检验报告，不仅极大地提高了检测效率和质量，而且有效减少了模具工件的辅助和转运时间。

总之，随着数字化技术的飞速发展，模具的应用领域也在不断扩大，在机械、电子、汽车、家电等传统行业的基础上，航空航天、新能源、IT、医疗机械等行业迅速发展，为模具制造业提供了新的市场机遇，同时也对其提出了极高的发展要求。对于现代模具行业要顺应时代的发展，能够有效利导机械、电子、航空航天等行业腾飞，则需要转变传统的产业结构，实现管理、技术以及设备等方面的提高。

参考文献

[1]姜毅.模具数字化设计与制造技术研究[J].电脑迷，2017（05）：161.

[2]钟君臣.数字化技术在轮胎模具设计制造中的应用解析[J].中国高新技术企业，2016（22）：43～44.