李凌云

[摘 要] 沖壓模具的市場需求量在以每年20%的速率不斷增長，但是我國在沖壓模具的設計和制造上依然存在許多問題，如，生產(chǎn)周期過長、使用壽命較短、精度較低、使用不穩(wěn)定，等等，據(jù)調(diào)查我國的中高端模具約有50%來自進口，這無疑體現(xiàn)出我國在沖壓模具設計和制造之上的嚴重缺陷。對此，可以將數(shù)字化技術(shù)融入沖壓模具的設計與制造過程中，用以提高模具的生產(chǎn)質(zhì)量，減少航空制造業(yè)與汽車工業(yè)對進口產(chǎn)品的依賴。

[關(guān) 鍵 詞] 數(shù)字化技術(shù)；沖壓模具；設計與制造

[中圖分類號] G385.2 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）28-0079-01

一、數(shù)字化技術(shù)的應用意義

借助數(shù)字化技術(shù)來完成模具的設計與制造，將數(shù)字化技術(shù)貫穿于整個設計、制造過程之中，在模具的虛擬檢測、虛擬裝配、虛擬制造、三維可視化設計、仿真以及虛擬成形過程中加以利用，同時借助數(shù)字化機床來加工生產(chǎn)模具，這便是數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具生產(chǎn)中所具有的應用意義。

現(xiàn)階段，模具在設計與制造上出現(xiàn)了并行化、數(shù)字化、集成化以及知識化的“四化”發(fā)展趨勢，作為一項核心技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)得到了快速的創(chuàng)新開發(fā)，其基本構(gòu)思是將數(shù)字化技術(shù)應用到模具的整個開發(fā)過程中，將圖形、技能、知識以及數(shù)據(jù)等信息儲存起來，并在必要的時刻進行處理與控制，由于數(shù)字化技術(shù)具有定量表達功能，因此可以預測模具的性能、分析模具的可制造性，還能推動制造業(yè)的不斷發(fā)展，使其從傳統(tǒng)生產(chǎn)型向著當前的知識型不斷轉(zhuǎn)化?？梢哉f，制造業(yè)尤其是沖壓模具制造業(yè)的數(shù)字化已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢，數(shù)字化技術(shù)甚至成為產(chǎn)品生產(chǎn)的驅(qū)動因素，模具的設計、分析以及加工制造均需要數(shù)字化技術(shù)給予有力的支撐。

二、數(shù)字化技術(shù)的具體應用

（一）沖壓成形計算機輔助工程技術(shù)

從最初對產(chǎn)品工藝的了解開始，到對模具工藝性的分析，最后到模具的開發(fā)，模具新產(chǎn)品的整個設計、開發(fā)過程均有數(shù)字化技術(shù)的身影，可以說，數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)工藝與模具的同步開發(fā)。模具在沖壓成形的過程中具有一定的基本物理規(guī)律，在遵守規(guī)律這一前提下，使用計算機便可以全面掌握模具和板料之間的相互關(guān)系，還能借助專用設計軟件模擬出板料的整個變形過程。

近年來，計算機的硬件不斷升級，有限元方法與非線性理論愈加完善，計算機輔助工程技術(shù)也隨之越來越成熟，工業(yè)生產(chǎn)因此開始采用一系列的通用軟件，如Auto Form/PAM-STAMP等，這些軟件具有很高的兼容性和專業(yè)性，可以在模具設計階段實現(xiàn)對單個零件的成形設計與工藝分析，可以顯著提升模具設計效率。

（二）模塊化的數(shù)字快速設計系統(tǒng)

如何實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的合理設計是沖壓模具設計工作中最為重要的一個問題，如何完成巨大的結(jié)構(gòu)設計工作量同樣引人思考，人們可以通過使用CAD技術(shù)來實現(xiàn)快速設計目標。我國對于CAD技術(shù)的利用程度不夠深，雖然近些年來已經(jīng)對CAD技術(shù)進行了許多探索，但是CAD技術(shù)在沖壓模具的生產(chǎn)設計中依然存在著許多問題，如，設計人員缺乏足夠的經(jīng)驗、設計人員對CAD技術(shù)有著較高的依賴性、對CAD技術(shù)的利用依然停留在造型和繪圖等基礎(chǔ)層次之上、無法利用CAD軟件來發(fā)現(xiàn)設計產(chǎn)品中存在的不足，等等。這些問題將會導致模具設計周期變長，從某個角度來說也會影響到模具的最終產(chǎn)品質(zhì)量。對于這種情況，人們可以選擇UG/PROE等數(shù)字化造型軟件進行開發(fā)，實現(xiàn)對沖壓模具的模塊化設計。

該系統(tǒng)具有非常鮮明的優(yōu)勢，其軟件具有標準的件庫與模板，以此為基礎(chǔ)將參數(shù)化的模塊引入其中，可以在設計產(chǎn)品的過程中隨時調(diào)用導板、導柱等標準件的信息，操作人員只需要將相關(guān)參數(shù)導入軟件之中便可以實現(xiàn)對模具的精準設計。對于已有的、需要量產(chǎn)化的模具，則可以在制造模板之前將參數(shù)導入并設置。

（三）數(shù)字化的裝配技術(shù)

沖壓模具在現(xiàn)階段共有四種裝配方法：（1）互換法；（2）分組法；（3）修配法；（4）調(diào)整法。其中的分組裝配法是最為常用的裝配方法，多用于沖壓模具的早期加工，模具在加工中心經(jīng)過充分加工之后需要在現(xiàn)場進行裝配。這種方法最大的缺點是難以確保單個組間具有良好的導柱精度或?qū)Щ嫖恢枚?，導柱導板可能出現(xiàn)拉傷，最終導致標準件的損壞。將數(shù)字化技術(shù)引入，可以將沖壓模具的精加工結(jié)果測量并記錄下來，隨后與設計要求作出對比，便可以及時發(fā)現(xiàn)問題。由于測量、記錄與反饋均是在線完成，可以在問題被發(fā)現(xiàn)后迅速進行解決，因此無論是加工精度還是加工質(zhì)量，沖壓模具都會得到相應的提高。而修配裝配法則是歐美等發(fā)達國家使用的最典型的方法，裝配前進行精確測量，數(shù)據(jù)記錄下來之后導入相關(guān)系統(tǒng)，操作人員可以控制數(shù)字化設備直接配磨其他零件與導板，如此可以獲得精準的導向間隙，從而實現(xiàn)合模裝配?？梢哉f，無論是修配裝配法還是分組裝配法，沖壓模板在加工中應用數(shù)字化裝配技術(shù)能夠節(jié)省模具的后續(xù)調(diào)試時間，提高模具加工質(zhì)量。

三、結(jié)束語

沖壓模具常用于汽車與航空制造業(yè)之中，這些行業(yè)對沖壓模具的質(zhì)量與精度有著較高的要求，我國傳統(tǒng)加工業(yè)難以實現(xiàn)其需求，因此通常以進口的方式來補足供需缺口。好在隨著數(shù)字化技術(shù)的應用，沖壓模具在設計與制造上實現(xiàn)了飛躍式的進步，不僅加工精度與加工質(zhì)量得到提高，其設計、制造效率更有明顯提升。因此，加工制造企業(yè)應該將數(shù)字化技術(shù)充分應用在沖壓模具的制造與設計之中，以此來改善沖壓模具的不良現(xiàn)狀，推動企業(yè)與行業(yè)的全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]尹湘云.沖壓模具數(shù)字化設計手冊軟件的開發(fā)技術(shù)研究[D].四川大學，2003.

[2]楊漢，劉安明，祝云.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設計與制造中的應用[J].航空制造技術(shù)，2013（5）.