模具数字化制造技术分析

曾薇子

（广东省技师学院，广东 广州 516100）

模具数字化制造技术分析

曾薇子

（广东省技师学院，广东 广州 516100）

模具在医疗器械、食品、新能源、轨道交通、汽车、航空航天等领域应用广泛。而数字化模具制造技术的不断发展，极大地提高了模具的加工制作水平，也推动了我国模具产业的快速发展。加大对模具数字化制造技术的分析和研究，加强技术创新，便能不断提高模具制造技术水平。本文简要介绍了模具的数字化制造，分析了模具数字化制造技术和模具数字化制造技术应用需要注意的问题。

模具；数字化；制造技术

近年来，模具市场需求量不断增多，加工制作工艺快速发展，而模具制造在工业生产领域的质量要求较高，实现其生产制造的数字化、专业化和流水线化势在必行。随着数字化技术的不断发展，模具数字化制造技术取得了极大进步，再加上各种新材料、新工艺、新技术在模具加工制造中的应用，显著提高了模具的数字化制造水平。

1 模具数字化制造概述

模具数字化制造主要是采用数字化技术来实现模具制造，包括模具的加工制造、虚拟成形、虚拟检测、虚拟制造、仿真、虚拟装配、三维可视化设计等整个过程，是整个加工制造的核心。近年来，模具制造技术快速发展，并且呈现出知识化、集成化、并行化和数字化的发展趋势，而数字化技术在模具的创新开发制造中发挥着越来越重要的作用。模具数字化制造通过数字化技术对模具制造中的各种数据、图形和信息定量地进行控制、处理、存储和表达，科学预测模具性能，分析其可制造性，推动模具制造业向知识化模式发展。在模具生产制造周期中数字化已经成为一项重要的驱动因素，而数字化制造技术也成为模具加工制造的关键，因此应积极推动模具数字化制造技术的不断发展。

2 模具数字化制造技术

2.1 模具的快速设计和管理系统

标准化的模具设计、知识工程技术和CAD技术的发展为模具设计提供了技术基础，在三维CAD系统中融合模具设计的规范、原理、经验和知识，相关设计人员应按照模具设计要求设计模型，准确完成模具设计。通过科学管理模具设计的设计数据、图纸和三维模型，不仅能够降低模具制造成本，而且能有效提高模具设计制造速度。通过保存和利用模具设计制造中的各种资源，加快模具设计开发速度，缩短产品研发周期。

在型材下陷压模和橡皮囊液压成形过程中往往会发生回弹现象，型材压制以后，由于弹角过大会造成钣金零件弯边不贴模，甚至导致下陷区域回弹变浅。由于导致回弹现象的原因比较复杂，影响因素很多，只依靠经验很难消除这种回弹现象，因此需要迫切解决这个问题。以模具制造资料和手册中的相关工程数据和回弹计算结果，将CATIA和钣金零件模具制造经验有效融合起来，因此应开发设计基于回弹修正的钣金模具制造系统。为了缩短下陷类和液压成形类模具的制造周期，规范模具设计参数，提高模具成形精度，应仔细整理模具设计数据，保存到专业数据库中。

同时，应用CAD三维软件来设计制造模具，对数据库数据进行直接调用，应用软件系统在三维数模中全面体现回弹参数、模具参数，科学分析模具制造过程，实现模具制造规范化和参数化。相关设计人员从参数数据模块中的零件信息获取回弹参数，从而得到零件数模，利用第三方软件导入工艺数模，实现模具快速开发设计，设计人员也可通过自动或者手动方式获取模具参数。

2.3 CAE在模具制造中的应用

在复杂钣金件成形过程中采用有限元方法实现科学模拟，由于钣金件成形质量往往会受到不同工艺参数的影响，根据模具成形规律，选择最优方案，确定模具关键参数，指导模具成形制造方案。在钣金成形模拟过程中应用PAMSTAMP软件，这款专业、成熟的仿真分析软件能够对模具进行可行性优化和评估，模拟和分析模具成形的精确性。当前，CAE仿真分析软件在除了检验模具和手工成形模具以外的模具设计中应用广泛，而对于不规则盒类零件、薄壁深腔件等，往往很难利用经验公式对钣金件成形性能进行计算，这时可利用CAE仿真分析软件进行有效的仿真分析。

3 模具数字化设计

3.1 设计工艺方案

结合冲压工艺，使得模具的数量以及工序得以减少，做到集约化的生产，减少模具的成本消耗，使得冲压的生产成本也在一定程度上减少。对模面进行间隙处理，在此过程中需要结合零部件的精度需要、成形性等，使模具调试工作更加顺利开展，保证零部件的质量以及精确度。

3.2 对零件变形进行补偿

由于拉延尺寸比较大的平坦零件之后，其刚性会减弱，零件的上部会出现塌陷的问题，因此就需要通过变形补偿技术使得零件的质量得到保证。利用CAE软件对成形工艺进行分析研究，使得模具在重构加工时能够有科学的依据，包装工板料变形状态得到有效的分析，在CAE参数中获得自动回弹补偿的模面，使得拓扑与原有模型是一致的。这种技术的应用能够使得研配工作的数量得意减少，使得模具的型面更加精确。

随着我国的不断改革，扩大开放以及经济、文化全球化的潮流影响，在全球的各个地方掀起了“汉语热”的学习活动。但是由于汉英文化的差异，在将中国的名著汉译英的过程中出现了诸多的问题。因此，在翻译过程中如何处理汉语和英语的关系一直是翻译界的焦点话题，译者都在通过自己的努力将中国文化“原滋原味”的呈现给外国的读者。这就要求译者既要精通中国语言文化背景，又要具备丰厚的英语基础水平，以达到“中国特征”的完美保留。

3.3 设计结构

可以进行三维实体设计，将设计的真实情况反应出来，使得问题在设计环节凸显出来，防止到制造环节中进行补救，使得成本支出增多。建立完善的模具设计资料库，使得模具设计的时间缩短，保证模具能够实现较高的质量和标准。此外要对自动冲压过程进行仿真，直观的观察到整个过程的运行情况，对结构设计进行优化，减少生产成本以及时间。

4 模具数字化制造技术应用需要注意的问题

随着模具制造技术和信息技术的不断融合，模具加工制造逐渐朝着数字化方向发展，并且计算机辅助制造技术应用越来越广泛，利用计算机完成从生产准备到加工制造的全过程，包括质量分析和检测、制造工艺控制、生产作业、加工模拟分析、数控加工编程、工艺设计等。其中CAM数字化技术在模具加工制造中的应用主要是结合CAD模型的零件数控代码，动态模拟模具加工过程，还要模拟机床加工的碰撞和干涉检查，在实际的模具数字化制造过程中应注意以下几个问题。

4.1 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。

4.2 建立坯料

受到铸造工艺、原材料等条件的限制，我国模具毛坯铸造精度相对较低，相关理论数模和毛坯往往存在偏差，很容易影响后续制造工艺，引发撞机、撞刀等危险。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、铸件干涉等问题，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。

4.3 仿真模拟

一般情况下，模具结构都比较复杂，侧整形、侧切模具上有很多斜楔机构，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，建立主轴头库、道具库、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。

4.4 在机检测

在模具加工机床上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。以往完成模具加工制造以后都是利用坐标测量机来复检，其需要耗费大量的人力和时间，虽然这种检测方法准确性较高，但是不能实现和模具数字化制造的无缝衔接。而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。

5 结语

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、发展和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力型工业，利用高新技术，全面提高模具制造的智能化和自动化水平。

[1]康爱英. 试析模具的数字化设计及相关制造技术[J]. 煤炭技术，2012,11:15～16.

TG375.41

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1671-0711（2017）01（下）-0098-02