摘要：随着国民经济水平的逐步提高，为机械制造业的发展迎来良好机遇，促使冲压模具设计与制造呈现智能化、数字化的发展趋势，特别是在数字化技术的融合下，更是以逐步更新的优势，推进机械制造业的稳步前景。对此，本文借助对冲压模具的思考，探讨数字化技术在其设计、制造等领域的应用，仅供借鉴。
关键词：数字化技术；冲压模具；设计与制造；应用
冲压模具作为现代化工艺设备的代表，具有技术密集性、知识密集性的特点，这也在某种程度上为其设计、制造等领域的拓展带来前景。鉴于汽车行业和航空制造业的规模化，使冲压模具需求速度显著增长，已超过原有20%的速率，但在大型、复杂且精密的冲压模具中，国内仍以进口为主，这也体现国内冲压模具设计、制造的现状，即精度、寿命和生产周期、稳定性、可靠性等标准均和国际水平存在明显差距。
一、对冲压模具的思考
顾名思义，冲压模具（还称为五金模具，press tool）即为在冷冲压作用下，将金属或非金属材料加工为半成品、成品零件的工艺设备。而冲压则是以室温条件为准，将材料固定在压力机上施加压力，以便在使其分离、塑性变形的前提下，获取相应的零件，多在家电、汽车和电子通讯等领域予以使用。
因冲压模具种类相对较多，可将其以工作性质、组合程度和加工方式等层面予以划分。即依据工艺性质，将冲压模具分为冲裁模、弯曲模和拉伸模、成型模、铆合模等；依据组合程度，将冲压模具分为单工序模、复合模、级进模、传递模等；依据加工方式，将冲压模具分为冲剪模具（例如下料冲模、冲孔冲模、整缘冲模、冲切模具）、弯曲模具（例如凸轮弯曲冲模、折弯冲缝冲模、扭曲冲模）和抽制模具、成形模具（例如卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模）、压缩模具（例如挤制冲模、压印或压花冲模、端压冲模）等。
二、数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用
计算机技术、数字化技术及网络技术的兴起，使之在各生产领域得以有效利用，而冲压模具设计、制造等工作也同样如此。简而言之，数字化技术在冲压模具设计、制造等层面的使用，是以计算机辅助设计技术为前提，逐步增强其设计水平与制造水平。具体技术可从以下几点予以思考：
（一）计算机辅助技术
无论是从产品工艺，还是从模具工艺、模具开发、新产品设计和开发等领域，均存在数字化技术的价值，即数字化技术，不仅可保证工艺、模具间的同步开发，还可使其在冲压成形的状态下，具备明确的物力规律，以便可在精准把控模具、板料间对应关系的同时，完成各类板料的变形模拟作业。在此过程中，冲压计算机辅助技术，是以冲压成型规律为基准，融合计算机技术的使用，使其能够在精准反映模具、板料间作用关系与变形过程的同时，借助有限元方法好和非线性理论，使冲压成形更具成熟性价值。例如：PAM-STAMP、AutoForm等软件，可在各类专业软件或通用软件的支撑下，逐步增强各零件的工艺水平和成形速度，以更为精准的效果，展现冲压模具的设计与制造效率[1]。
（二）数字设计系统
若要保证冲压模具结构设计的合理性，则可借助CAD技术的融合，达到预期目的。但是，因技术人员对CAD技术的认知偏差，使之在实际使用中存在诸多问题，而对该类技术的过度依赖，导致自身的设计水平仅停留在交互绘图、造型设计等领域，难以对新型模具产品的缺陷予以审核，甚至在延长其设计周期的同时，对其设计质量造成不同程度的威胁。为预防此类现象的出现，则可逐步增强UG、PROE等数字化软件的开发力度，以强调模块化冲压模具设计为前提，做好相关数据的引入，以便可在精准调整各导板和导柱信息的同时，切实其精准设计的意义，全方位展现模具设计的精度、效率高品质的意义。
（三）高速加工
鉴于冲压模具设计和制造节奏的逐步加快，数控加工已由传统意义上的型面加工转变为结构面、型面的全方位加工，更是使其朝着高速加工的趋势发展。即冲压模具设计与制造中的高速加工技术，其优势可从以下加以思考：可对产品加工质量予以改进，避免打磨；切深且高进给；精度高，试模工作量相对较少，有利于淬火钢精加工工作的执行；通过机床、数控编程及刀具等层面的协同作用，保证模具加工的安全性和高效性，以便更好展现其在走刀轨迹、合理加工等领域的意义。例如：“参数化程编”技术的使用，可在强调冲压模具高速加工的同时，提高其工作效率，而其工作流程如图1所示：
（四）装配技术
针对冲压模具装配技术而言，其包含调整装配法、分组装配法和互换装配法、修配装配法等。以分组装配法为例，多在冲压模具早期加工中予以使用，强调现场装配的意义，但却难以对导柱导滑面位置、精度等数据予以衡量，使其在出现拉伤问题的同时，造成标准件的损坏。若要从根本上预防此类问题的出现，则可逐步增加对数字化装配技术的使用，例如修配装配发，以相关数据为前提，对导板、各零件予以有效的配磨，使其可在保证导向间隙合理性和科学性的同时，切实合模装配的意义。该种装配技术的使用，既是对冲压模具设计和制造进度的强调，还可为其调试获取更多的时间[2]。
图1 数控加工中“参数化程编”工作流程
三、数字化冲压模具的优势及前景
（一）优势
首先，设计精度的增高。传统冲压模具设计与制造中，在相关零件冲裁力和排样计算时，因技术人员过于依赖于自身的经验，导致数据结果出现明显错误，引起不必要的损伤。而随着数字化技术的融合，以更新、优化现有冲压仿真技术为导向，使其设计和制造工作更具简便化、精巧化的特点，即在增强其设计精度的同时，减少相关成本的投入。其次，加工效率的增高。数字化技术在冲压模具设计和制造中的使用，是对传统加工技术的突破，以三维结构数据加工的方式，保证模具设计参数和实体间的一致性，使其可在科学鉴别各零件加工精度的前提下，对其加工工作量予以有效衡量。最后，避免装配损坏。在执行冲压模具装配作业时，互换法和调整法、分组法与修配法等方式的使用，不仅可预防冲压模具装配时损坏问题的出现，还可提高其加工精度。
（二）前景
针对数字化冲压模具，其发展前景可从以下几点予以思考：以CAD技术、CAM技术、CAE技术为支撑，是目前冲压模具制造的新方向，既可保证各项资源的有效整合，还可使虚拟制造成为可能；高速铣削加工技术的行气，不仅为大型型腔模具的设计、制造等工作注入活力，还可保证其集成化、敏捷化和智能化的发展基调；模具扫描系统、高速扫描机等，可对模型诸多功能予以直观体现，使之在构成多种格式CAD数据的同时，倡导“逆向工程”的意义；电火花创成加工技术，是对传统成型电极加工型腔技术的替代，可通过管状电极的高速旋转，切实二维轮廓加工、三维轮廓加工的价值；优质性且先进性表面处理技术的使用，可逐步延长冲压模具的使用寿命，甚至在某种程度上还可鉴别模具整体材料的性能指标[3]。
结束语：
综上所述，冲压模具多在汽车、航空等制造业中使予以使用，且以较高的质量、精度要求，为冲压模具相关技术的发展带来良好前景。例如：数字化技术的使用，能够在弥补传统技术下冲压模具设计和制造中的缺陷，使其可在保证自身成熟化和智能化趋势的同时，为企业、行业的发展起到推进作用。
参考文献：
[1]陈鹏.基于数字化技术的模具设计与制造研究[J].自动化与仪器仪表,2017(5):93-95.
[2]贺斌,李显达,胡平,等.基于数值模拟和3D打印的热冲压模具随形水道设计制造研究[J].机械工程学报,2016,52(19):180-188.
[3]谢剑,李正强,黄帅,等.浅析大飞机数字化设计与制造技术[J].航空制造技术,2016,59(5):87-92.
论文作者:蒋云峰1,熊荣敏2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
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