遲亨克

（一汽解放青島整車事業(yè)部，山東青島 266200）

0.引言

我國(guó)在近年來的整體經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)水平在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化并取得突出的進(jìn)步。在社會(huì)發(fā)展過程中，數(shù)字化水平得到了不斷的提升，其在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)更是發(fā)揮了重要的作用。沖壓模具在我國(guó)屬于高新技術(shù)領(lǐng)域，其中的關(guān)鍵性生產(chǎn)工藝技術(shù)與設(shè)備具有重要作用。目前，我國(guó)在沖壓模具設(shè)計(jì)和制造方面仍存在一定不足，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用其中，可以有效實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)過程。

1.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用類型

1.1 快速設(shè)計(jì)技術(shù)

快速設(shè)計(jì)技術(shù)是沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的主要數(shù)字化技術(shù)之一，能夠有效提高模具制造的速度和效率，全方位提高其制造質(zhì)量。首先，利用快速設(shè)計(jì)技術(shù)可以依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要和方案要求建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫信息，將沖壓模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和信息全部輸入到數(shù)據(jù)庫中。其次，在數(shù)據(jù)庫的作用下，設(shè)計(jì)過程中各設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和環(huán)節(jié)都能夠發(fā)揮其重要作用，幫助設(shè)計(jì)人員開展高效的設(shè)計(jì)工作，這不僅能夠有效提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量，還能有效提高設(shè)計(jì)效率、減少設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)消耗的成本。并且在沖壓模具設(shè)計(jì)的過程中，快速設(shè)計(jì)技術(shù)能幫助設(shè)計(jì)人員快速了解設(shè)計(jì)方案及生產(chǎn)過程，有針對(duì)性地對(duì)模具進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用[1]。

1.2 高速加工技術(shù)

高速加工技術(shù)是沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的核心數(shù)字化技術(shù)之一，該技術(shù)的應(yīng)用能夠使整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化提高技術(shù)水平。應(yīng)用高速加工技術(shù)能夠有效提高技術(shù)加工過程的效率，節(jié)省時(shí)間成本，同時(shí)還能夠從根本上提高沖壓模具的制造水平。將高速加工技術(shù)應(yīng)用于沖壓模具制造環(huán)節(jié)，結(jié)合使用計(jì)算機(jī)設(shè)備中的硬件功能和軟件功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)編程、機(jī)床及生產(chǎn)刀具整體的高效控制，使各設(shè)備在沖壓模具制造過程中被更合理地運(yùn)用。

1.3 數(shù)字化安裝技術(shù)

數(shù)字化安裝技術(shù)在應(yīng)用的過程中，通過運(yùn)用數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)及相關(guān)軟件，在對(duì)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行深度了解后，將其中的各參數(shù)的精準(zhǔn)度與沖壓模具生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，若在對(duì)比過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)與實(shí)際技術(shù)需求參數(shù)有所出入，則可以利用數(shù)字化安裝技術(shù)對(duì)其加以調(diào)整，使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠通過數(shù)字化的參數(shù)調(diào)整，降低其中不必要的結(jié)果誤差，使沖壓模具制造過程更為精細(xì)。在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造過程中應(yīng)用數(shù)字化安裝技術(shù)還能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)流程的全方位管理和控制，使工作人員能夠根據(jù)明確的要求判斷出正確的設(shè)計(jì)和制造方向，結(jié)合使用數(shù)字化安裝技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)尺寸等加以明確，完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)與制造工作。

1.4 沖壓成型CAE技術(shù)

在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造過程中，沖壓成型CAE技術(shù)是其中較為常見的數(shù)字化技術(shù)，其主要工作原理是在沖壓模具成型過程中的物理規(guī)律和在模具制造過程中計(jì)算機(jī)的重要作用基礎(chǔ)下，對(duì)板料成型的整個(gè)過程進(jìn)行觀察。作為提供沖壓成型CAE技術(shù)的系統(tǒng)，在使用的過程中可以觀測(cè)和收集板料成型階段的各方面數(shù)據(jù)信息，對(duì)板料的厚薄變動(dòng)狀況、板料的流動(dòng)形狀和起皺狀況等有關(guān)數(shù)據(jù)信息全方位獲取，在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)論。在沖壓工藝模具設(shè)計(jì)流程中，系統(tǒng)使用的沖壓成型CAE技術(shù)可以有效地為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員提取有關(guān)信息，為其熱處理工藝、沖壓模具制造和成型等工作提供重要參考[2]。使用沖壓成型CAE技術(shù)能夠有效提高沖壓模具設(shè)計(jì)與制造效率，減少時(shí)間消耗，同時(shí)還能對(duì)該過程中各功能設(shè)計(jì)情況加以評(píng)估和推斷。

1.5 參數(shù)化編程技術(shù)

在目前沖壓模具更換速度不斷加快、生產(chǎn)需求不斷加大的環(huán)境下，對(duì)于沖壓模具制造業(yè)而言針對(duì)設(shè)計(jì)和制造工藝體系加以轉(zhuǎn)變和優(yōu)化是重要發(fā)展方向。在沖壓模具設(shè)計(jì)和制造過程中應(yīng)用參數(shù)化編程技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)“高進(jìn)給、小切深”，使制造過程中的打磨工作不斷減少，提高模具制造質(zhì)量。同時(shí)，在參數(shù)化編程技術(shù)下，不需要再進(jìn)行大量的試模工作，有效降低工作量還能夠保證較高的制造精準(zhǔn)度。在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用中，用于加工的成本有所下降，不需要再重復(fù)多次使用不同規(guī)格的模具在制造過程中，使整個(gè)沖壓模具制造過程自動(dòng)化程度不斷加大，對(duì)整個(gè)過程的控制能力增強(qiáng)，有效提高沖壓模具制造的效率和整體質(zhì)量。

2.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的具體應(yīng)用

2.1 建立參數(shù)庫及加工模板

沖壓模具設(shè)計(jì)與制造工作是一個(gè)不斷沉淀和進(jìn)步的過程，在設(shè)計(jì)和制造過程中，利用以往能力較強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫及加工模板，使后續(xù)技術(shù)工作人員能夠在設(shè)計(jì)制造過程中借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，并在數(shù)字化技術(shù)的幫助下完成簡(jiǎn)單的程序編制。在編制程序的過程中，結(jié)合建立的參數(shù)庫及加工模板，保證整個(gè)過程的規(guī)范性，對(duì)設(shè)計(jì)與制造過程中的各因素加以明確和規(guī)范，包括機(jī)床型號(hào)的確定、刀具的選擇、走刀方向的明確以及加工余量等，在程序中將這些相關(guān)參數(shù)明確并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，在實(shí)際操作中根據(jù)不同的需求采取不同的加工工藝。

2.2 建立合適的坯料模型

創(chuàng)建恰當(dāng)?shù)呐髁夏Ｐ褪菦_壓模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，一般通過白光掃描方式來完成。在白光掃描技術(shù)的影響下，可以通過對(duì)其中的參考點(diǎn)和特定的數(shù)碼點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)坐標(biāo)完整的定位，再結(jié)合使用光柵檢測(cè)技術(shù)和光學(xué)拍照定位技術(shù)，將沖壓模具表面的完整云點(diǎn)獲取并將其對(duì)應(yīng)到所構(gòu)建的定位系統(tǒng)當(dāng)中，此過程能夠高效進(jìn)行。在通常情況下，受到加工工藝和所使用的原材料的影響，模具的坯料模型建設(shè)較為粗糙、精確度較低，由于坯料模型的精確度較低常常會(huì)導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)和加工過程中的理論數(shù)據(jù)信息等出現(xiàn)誤差，最終導(dǎo)致沖壓模具制造時(shí)出現(xiàn)撞擊等問題，影響模具質(zhì)量。在白光掃描技術(shù)的作用下，能夠在正式制造加工前就對(duì)坯料模型加以掃描并將其與三維模型相對(duì)比，幫助工程師提前發(fā)現(xiàn)其中在制造過程中所存在的不良因素和缺陷問題，提前根據(jù)異常問題和缺陷采取相應(yīng)的干涉措施，有效避免在實(shí)際制造過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題甚至安全事故，確保設(shè)計(jì)與制造過程順利進(jìn)行[3]。

2.3 仿真模擬加工

由于在實(shí)際沖壓模具設(shè)計(jì)和制造過程中，受到模具自身規(guī)模和結(jié)構(gòu)的影響，在制造時(shí)很容易出現(xiàn)主軸和刀具之間出現(xiàn)相互碰撞干擾的問題，不僅影響模具的正常制造生產(chǎn)，使模具受到損壞，還容易直接損壞機(jī)床，因此，為了保證沖壓模具設(shè)計(jì)和制造過程能夠順利進(jìn)行，保證生產(chǎn)質(zhì)量和安全性，工作人員可根據(jù)目前已有的機(jī)床設(shè)計(jì)建立所對(duì)應(yīng)的主軸庫、刀具庫和參數(shù)庫等。在這些數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，利用所編制完成的程序系統(tǒng)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程進(jìn)行仿真模擬工作，對(duì)所設(shè)計(jì)的加工程序是否精確且符合要求加以驗(yàn)證，并對(duì)其中可能引起質(zhì)量問題或安全問題的因素加以調(diào)整和優(yōu)化，確保沖壓模具設(shè)計(jì)制造過程的高質(zhì)量和安全性。

2.4 在機(jī)檢測(cè)

在機(jī)檢測(cè)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的過程中主要是對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，在測(cè)量時(shí)主要使用測(cè)頭作為主要工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加工之前、加工過程以及加工完成后的全方位檢測(cè)。這種在機(jī)檢測(cè)方式能夠有效降低在沖壓模具設(shè)計(jì)制造過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤操作的現(xiàn)象，提高整體加工質(zhì)量和效率。以往在沖壓模具設(shè)計(jì)制造完成后，通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)其加以測(cè)量和檢測(cè)，這一方式雖然也具備較好的檢測(cè)效果，但是卻要消耗大量的人力和時(shí)間。在機(jī)檢測(cè)就可以有效彌補(bǔ)其中的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖壓模具加工前后全過程的自動(dòng)化檢測(cè)，不需要過多人力參與且檢測(cè)效果較為精確，有效減少檢測(cè)過程消耗的時(shí)間，提高檢測(cè)效率。

2.5 項(xiàng)目管理

在沖壓模具生產(chǎn)中，項(xiàng)目管理是一項(xiàng)統(tǒng)籌性應(yīng)用，具有重要作用。以往在沒有數(shù)字化技術(shù)的支持下，生產(chǎn)操作都是按照各訂單要求依次進(jìn)行的，導(dǎo)致沖壓模具制造過程相對(duì)獨(dú)立，只有在接單、設(shè)計(jì)整個(gè)過程的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行生產(chǎn)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中工作人員對(duì)各環(huán)節(jié)的控制和管理十分重要。由于實(shí)際生產(chǎn)過程中，各訂單項(xiàng)目中包含的沖壓模具都不是單一的，制造過程較為復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量和效率難以得到保障。在數(shù)字化技術(shù)下，能夠建立相應(yīng)的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)訂單的智能化管理，在集成管理的作用下，使沖壓模具高效設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并在數(shù)字化技術(shù)下，對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施全方位監(jiān)管，保障生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

2.6 數(shù)據(jù)管理

數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于沖壓模具設(shè)計(jì)與制造管理體系中，能夠有效建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)管理。在工作過程中，利用快速設(shè)計(jì)技術(shù)建立沖壓模具結(jié)構(gòu)庫及相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計(jì)工作提供重要的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，在設(shè)計(jì)和制造過程中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用還能將相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全方位搜集和保存。在正式設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)，工作人員只需要根據(jù)生產(chǎn)需求，在數(shù)據(jù)庫中搜索相關(guān)的模具信息，能夠?qū)⑴c其相關(guān)的全部數(shù)據(jù)搜查出來，用于制造工作當(dāng)中，提高工作效率。將數(shù)據(jù)庫信息和資源保存且同步，同時(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，能夠保證兩個(gè)環(huán)節(jié)的整體性和一致性，并保證數(shù)據(jù)信息的安全性，使設(shè)計(jì)加工過程更加合理。

2.7 經(jīng)驗(yàn)管理

在沖壓模具設(shè)計(jì)和制造正式開始之前，相關(guān)工作人員可以根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)方案和數(shù)字化技術(shù)下形成的數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行了解，對(duì)設(shè)計(jì)與制造中設(shè)計(jì)到的參數(shù)加以分析，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗(yàn)信息進(jìn)行重點(diǎn)研究能夠有效幫助工作人員完成高效的工作。數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)_壓模具設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)信息輸入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，作為后續(xù)制造的經(jīng)驗(yàn)，工作人員在制造工作中可以從中了解生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和理念等，對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造工作有更深的了解，以此作為基礎(chǔ)使制造工作更加高效、高質(zhì)量地進(jìn)行。

3.數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用效果

3.1 沖壓模具設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度有所提高

將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中，最突出的效果就是提高了設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。在數(shù)字化技術(shù)下，沖壓模具設(shè)計(jì)方案會(huì)更加精準(zhǔn)，模具的實(shí)際設(shè)計(jì)與制造過程也會(huì)更加精確，使模具質(zhì)量有所保障，使生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高。在沖壓模具設(shè)計(jì)過程中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用合理的數(shù)字化技術(shù)能夠有效使模具沖壓設(shè)計(jì)方案和制造過程更為簡(jiǎn)便且高效，使設(shè)計(jì)方案更具合理性和科學(xué)性，將其作為基礎(chǔ)展開沖壓模具的設(shè)計(jì)與制造工作能夠有效提高生產(chǎn)加工質(zhì)量，節(jié)約其中的成本消耗。在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下，設(shè)計(jì)過程精準(zhǔn)度會(huì)全方位提高，設(shè)計(jì)水平整體不斷提升。

3.2 沖壓模具生產(chǎn)制造效果增強(qiáng)

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用不僅在沖壓模具設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有重要的作用，也能夠增強(qiáng)其生產(chǎn)制造的效果。應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)能夠有效將傳統(tǒng)的沖壓模具制造過程進(jìn)行改革和優(yōu)化，使制造過程中的數(shù)字化程度不斷加強(qiáng)，在技術(shù)的不斷進(jìn)步下，提高整體制造水平，使沖壓模具的制造質(zhì)量和效果進(jìn)一步提高。并且，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)還能夠有效提高模具制造中各零件的加工質(zhì)量和精準(zhǔn)度，使模具制造環(huán)節(jié)能夠嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，滿足設(shè)計(jì)需求，使其自身的結(jié)構(gòu)制造更為精準(zhǔn)。在沖壓模具制造生產(chǎn)過程中，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)能夠有效提高加工精確度和加工效率，降低部分基礎(chǔ)工作的成本消耗，增強(qiáng)生產(chǎn)制造效果。

3.3 沖壓模具制造中損耗降低

應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)不僅能夠使沖壓模具制造質(zhì)量和效率有所提高，還能有效降低在制造過程中的損耗。在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下，整個(gè)制造過程會(huì)更加科學(xué)，在數(shù)據(jù)庫的支持下，使設(shè)計(jì)方案更加準(zhǔn)確合理，且以此作為依據(jù)，制造過程參考更為準(zhǔn)確的信息進(jìn)行，能夠使整個(gè)過程更加可靠。在沖壓模具制造中，相應(yīng)的模具安裝及配置過程的質(zhì)量是影響整體生產(chǎn)制造的關(guān)鍵性因素。而在以往的沖壓模具制造當(dāng)中，模具安裝及配置過程很容易出現(xiàn)模具損耗問題。應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)可以有效解決這一問題，才能夠從根本上提高制造的精準(zhǔn)度和質(zhì)量，降低在制造過程中的模具損耗情況，還能有效降低該過程中設(shè)備的損耗情況，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，最大程度地維護(hù)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中具有廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用效果較為明顯。快速設(shè)計(jì)技術(shù)、高速加工技術(shù)、數(shù)字化安裝技術(shù)、沖壓成型CAE技術(shù)等都在沖壓模具設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)制造中發(fā)揮了重要的作用。在沖壓模具設(shè)計(jì)與制造中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的研究和應(yīng)用，提高設(shè)計(jì)與制造水平。