探析智能化技术在模具设计制造中的科学应用

杨兴

摘要：模具多应用于工业及制造业，其设计和制造对精度及标准化程度的要求极高。本文分析智能化技术在模具设计制造中的应用，引入智能化技术，降低模具设计制造过程中对精度及标准化程度的把握难度，提升模具质量。

关键词：智能化技术;模具设计制造;CAD技术

引言：

智能化发展成为各个行业改革转型的重点方向，在模具设计制造领域，其智能化发展直观体现在先进技术的融合与合理应用上，在降低设计难度、提高模具质量、提升设计制造效率方面发挥出重要作用。为促进智能化技术在模具设计制造中得到更深入的应用，需要对有关经验进行总结。

1模具设计制造中智能化技术的应用现状

1.1智能化技术应用现状

国内智能化模具设计制造产品在模具总量中的占比约为30%，相较于发达国家来说，模具设计制造的智能化程度还有待提升。目前行业将智能化发展作为中长期目标，随着更多智能化技术的融入，智能化模具占总产品的比例有望超过50%。模具设计制造服务于现代工业、制造业的生产，相关行业对产品、技术、工艺质量要求不断严格，也促使模具设计制造业朝向精细化、标准化发展，在生产成本、周期、模具质量方面有更优的表现。据统计，设计制造过程中科学应用智能化技术，可使模具生产周期缩短1/4左右，同时提高产品性能。由此来看，进一步发展智能化模具设计制造技术，成为行业生产能效提升的必然选择。

1.2在冷冲压模具中的应用

目前应用于模具设计制造中的智能化技术主要为CAD和CAM技术，其在冷冲压模具中的应用范围涵盖工艺分析、结构分析、资料库搭建、智能系统管理等。技术应用过程中，将原始图纸及有关参数导入到系统中，自动完成工艺分析，并辅助设计人员进行方案确认，然后利用电子技术进行设计参数计算和误差调节，经智能化技术图形处理后，给出标准化的制造程序，进入生产过程。

以汽车模具的生产为例，CAD、CAM等智能化技术在汽车模具设计制造中的使用时间较长，目前已经积累大量技术应用经验，有资料表明，在汽车车身结构设计中应用CAD技术，可缩短设计制造周期50%左右[1]。国内有关冷冲压模具设计制造智能化的研究起步较晚，现有技术多在引进技术的基础上进行二次开发，因此在未来一段时间，有必要加大专门针对汽车和模具CAD等技术的科研投入。

1.3在锻造模具中的应用

智能化技术在锻造模具中的应用也有较长的历史，模具结构优化及生产工艺优化方面成就突出。锻造模具发展于轴对称手工模的基础之上，常规轴对称模具由于几何图形较为规整，利用计算机系统进行操作比较简单;长轴类的轴对称模具由于结构特殊，其设计制造过程中想要融入CAD或CAM技术的难度较大，因此对于锻造模具设计制造来说，智能化技术的应用范围较窄，技术应用范围主要是工艺分析、结构分析等。

2模具设计制造中智能化技术的应用流程

2.1工艺分析阶段

首先，优化模具设计制造工序，实现集约化生产，进而有效缩短生产时间、降低生产成本。其次，结合模具各零部件的精度、薄厚、性能要求，使用NC模面变间隙技术对间隙做适当调整，降低钳工研配难度并缩短模具制造周期。再次，若模具中零部件外形较平，在拉伸成型过程中，易导致部件整体刚度降低、出现变形或塌陷问题。此时，可利用变形补偿技术进行处理。例如，在拉伸成型过程，利用CAE软件，分析模具零部件的精确参数要求，保持其与曲面模型拓扑结构相一致，提高模具加工精度。最后，利用RE逆向工程技术完成设计过程再现，主要涉及产品优化设计、新产品研发、质量分析、逆向追溯等环节，可缩短模具产品开发设计周期，促进产品更新，降低新型模具的開发、生产风险。目前，该技术在模具设计制造中的应用已非常广泛。

2.2结构设计阶段

模具结构设计主要经历三个环节：

2.2.1三维模型创建

模具三维模型的创建主要运用CAD技术，将传统平面图纸转化立体化模型，使得整个结构设计过程在可视状态下进行。CAD技术能够真实、直观呈现模具结构的各个细节，同时辅助设计师开展干涉检测、运动状态模拟的操作，在设计阶段即充分挖掘模具结构上的问题，确保其制造精度，可间接降低模具设计制造成本。

2.2.2设计资料库搭建

智能化技术的有效运用基于完善的数据资料，结构设计阶段使用的资料主要包括基础结构、典型结构、冲压设备和标准件四部分。其中，典型结构和冲压设备资料库中存有大量以往模具结构设计资料，可为新模具的设计提供模型参考。基础结构资料库和标准件资料库则服务于模型设计标准化程度的提升，各类标准化参数均来自于该类资料库[2]。在大量设计资料的辅助下，模具设计效率可得到显著提升，同时确保其参数、性能等达到相关标准要求。

2.2.3冲压线过程仿真

模具设计自动冲压过程各机构间关系复杂，进行过程仿真可直观观察各个机构、部件间的位置关系，并得到干涉曲线，对潜在干涉问题进行提前排除，优化模具结构。冲压线过程仿真后，可结合仿真结果，适当调整斜楔机构或端拾机构，避免模具制造生产过程中出现干涉，帮助降低模具调试成本。

2.3生产制造阶段

除过程仿真外，模具生产制造之前还可利用大数据技术，完成对模具的分析调试工作。同时结合MES系统、EDM信息识别系统等，完成模具设计制造的参数配置，确保自动化生产线上工位点的精确性，保证模具制造质量。智能化技术在模具设计制造中的科学应用，促使其生产加工过程的自动化水平不断提升，相较于传统加工方式，各类智能化管理系统的应用使得模具加工精度更加可控。

结论：

在模具设计制造过程融入智能化技术，对于提高设计制造水平和产品质量意义重大，建议相关单位及人员加快智能化技术在模具设计制造过程中的应用研究，更好服务于工业及制造业领域发展。

参考文献：

[1]沈晓伟.探索智能化技术在模具设计制造中的科学应用[J].国际公关，2020 （01）：235.

[2]郑立爽，陈芳，王惠芳.注塑模具数字化设计与智能制造技术[J].智库时代，2019 （29）：236-237.