摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具精度不斷提高、模具設(shè)計(jì)周期相應(yīng)縮短以及成本和勞動強(qiáng)度的也不斷降低，這些都體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與模具加工技術(shù)相融合都具有極大的優(yōu)越性。其中最常用的數(shù)字化技術(shù)是CAD/CAE/CAM技術(shù)，但是由于受很多因素的限制，模具數(shù)字化加工技術(shù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；模具；加工技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.120

0 前言

自二十一世紀(jì)以來，由于國家政策的指導(dǎo)和鼓勵以及CAD、CAE和CAM等數(shù)字化技術(shù)的普及應(yīng)用，模具制造工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，模具加工技術(shù)也得到了質(zhì)的提升，主要包括圖1所示的過程。同時(shí)PDM、MES、CAPP、EPR等信息化管理平臺的應(yīng)用也促進(jìn)了模具企業(yè)的發(fā)展。目前，在數(shù)字化背景下，我國最具有代表性的模具是100噸以上的大型單套模具，其精度在0.3-0.5um以內(nèi)，開合次數(shù)高達(dá)了4億次，并且可以每分鐘運(yùn)行2500次的沖床配置使用生產(chǎn)。但是就目前我國模具的總體現(xiàn)狀來看，大部分企業(yè)的模具制造能力都屬于中低水平階段，造成這種現(xiàn)象的原因是由于大部分企業(yè)都存在著人才、技術(shù)和資源等方面問題，而這些問題歸根結(jié)底就是不能準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)和制造的重點(diǎn)。為了解決這些問題，我們需要將模具制造與數(shù)字化技術(shù)充分融合利用，從而進(jìn)行快速高質(zhì)的模具加工制造。由于我國數(shù)字化技術(shù)與模具加工技術(shù)融合利用還不夠成熟，受很多因素的限制，模具數(shù)字化加工技術(shù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)。因此，下文將對數(shù)字化模具加工技術(shù)提出一些改進(jìn)方案。

1 數(shù)字化模具技術(shù)

數(shù)字化模具加工技術(shù)是指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來設(shè)計(jì)和制造模具，推動中國智造升級。應(yīng)用計(jì)算機(jī)建模和模擬功能對模具進(jìn)行優(yōu)化加工設(shè)計(jì)可以提高模具的統(tǒng)一性和精準(zhǔn)性。通過數(shù)值模擬輔助中物理模擬過程來保證使用材料的順暢流動，均勻地充滿模腔。充分利用CAD系統(tǒng)功能對模具進(jìn)行二維和三維設(shè)計(jì)，利用CAE系統(tǒng)功能對模具進(jìn)行多樣加工，以保證產(chǎn)品初始信息的一致性和精準(zhǔn)性，排除人為因素對模具制造的影響，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量。

目前流行的數(shù)字化技術(shù)中CAE軟件有部分軟件能夠滿足目前模具的要求，表1列出部分比較常用的CAE軟件和相應(yīng)的功能特點(diǎn)。

2 數(shù)字化模具加工技術(shù)的改進(jìn)方案

在數(shù)字化背景之下計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展也推動了模具加工方案的不斷改進(jìn)，同時(shí)也使得模具加工方式得以廣泛應(yīng)用。然而數(shù)字化背景下人們對產(chǎn)品等多樣化需求也使得產(chǎn)品之間的更新?lián)Q代越來越快，企業(yè)面臨著越來越激烈的競爭。用戶對模具制造的要求越來越高，這為模具加工技術(shù)的發(fā)展帶來壓力的同時(shí)，也為模具加工技術(shù)的發(fā)展提供了更為明確的方向。

2.1 引入高速高精度加工和成形設(shè)備

由于近年來我國的模具制造行業(yè)中一些重點(diǎn)企業(yè)都先后進(jìn)口了高速銑床和高速加工中心，并在模具加工過程中發(fā)揮了重要作用。加之，國外的高速加工機(jī)床主軸最早轉(zhuǎn)速又有了極大的突破，具體來說已經(jīng)超過了十萬r/min，此外，加速進(jìn)給速度和加速度、換刀時(shí)間都有所提高。速度的提升也為模具制造行業(yè)提高了加工效率，其發(fā)展也逐漸對電火花成形加工造成了一定的威脅。此外，在主軸轉(zhuǎn)速提高的同時(shí)，為了匹配相應(yīng)的零件和部件，產(chǎn)品造價(jià)也大幅度提升。正因如此，我國的模具企業(yè)進(jìn)口的高速加工機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速仍將以之前的速度為主。

因此，投入高速高精度加工的NC編程不僅可以提高加工效率也提高模具的精度，這些投入可以得到成倍的回報(bào)。高速高精度加工和成形設(shè)備優(yōu)化模具加工技術(shù)的重點(diǎn)是：精密零部件（如精密軸承、高速齒輪）的成套加工技術(shù)，近終形加工技術(shù)（如精密鑄造、精密鍛造、精密沖壓、超塑性成形、回轉(zhuǎn)成形），自動化成形裝備及集成系統(tǒng)，快速原型成套技術(shù)及裝備，相關(guān)工藝過程分析、模擬和優(yōu)化軟件，模具加工工藝及設(shè)備。

2.2 引入數(shù)字化制造設(shè)備

數(shù)字化制造設(shè)備是提升制造業(yè)技術(shù)水平的重要手段，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)，發(fā)展各種數(shù)字化設(shè)備是振興裝備制造業(yè)的必由之路。機(jī)床是制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。機(jī)械加工行業(yè)對高質(zhì)量數(shù)控機(jī)床的需求量越來越大，迫切要求對我國傳統(tǒng)機(jī)械加工行業(yè)進(jìn)行數(shù)控化改造。產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)是：高性能伺服電機(jī)及高精度數(shù)字化智能控制系統(tǒng)，高質(zhì)量的車、銑數(shù)控機(jī)床及加工中心，高精度多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床、可重組柔性數(shù)控機(jī)床及特種數(shù)控機(jī)床，光、機(jī)、電一體化的膠印機(jī)等。

2.3 使用工業(yè)機(jī)器人

采用工業(yè)機(jī)器人及其自動化生產(chǎn)裝備對改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、減小勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率具有重要的作用。我國工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)技術(shù)已相對成熟，并具有小批量生產(chǎn)能力。產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)是：工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)設(shè)備及控制系統(tǒng)（包括鍛壓、噴涂、焊接、搬運(yùn)、裝配和檢測），基于工業(yè)機(jī)器人的自動化生產(chǎn)線。

2.4 引入激光加工技術(shù)及設(shè)備

激光加工技術(shù)具有應(yīng)用范圍廣、工藝靈活、加工精度高、質(zhì)量好、生產(chǎn)過程清潔以及便于實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化和智能化等優(yōu)點(diǎn)，可以對金屬和非金屬材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打標(biāo)、打孔及微細(xì)加工等。產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)是：性能穩(wěn)定的大功率激光器，大型軋輥表面強(qiáng)化設(shè)備，激光精密加工設(shè)備，激光切割和薄鋼板拼焊用成套設(shè)備等。

2.5 不斷地發(fā)展電火花加工技術(shù)

電火花加工技術(shù)現(xiàn)如今受到了高速銑削技術(shù)的極大沖擊，這在上

文中就有所提及，但EDM技術(shù)中一些具有獨(dú)特性的加工方法和固有特性是高速銑削技術(shù)不能代勞的，比如說模具加工過程中一些復(fù)雜型面、深窄小型腔、尖角等處的加工都必須用到EDM技術(shù)。即使高速銑削技術(shù)能夠在大多數(shù)情況下滿足模具的加工要求，但其成本卻遠(yuǎn)高于電火花加工，且具有更高的自動化特點(diǎn)。為了保持其優(yōu)勢，并在數(shù)字化背景下改進(jìn)模具的加工技術(shù)就必須要明確電火花加工技術(shù)的發(fā)展方向。在不斷提高加工效率的同事也要保證加工的自動化，保證其設(shè)備的精密化和大型化，努力保持其加工的穩(wěn)定性、易操作性性價(jià)比。與此同時(shí)還要滿足不同要求的高校節(jié)能及反電解新型脈沖電源的研發(fā)。

2.6 致力于發(fā)展快速原型制造和快速制模技術(shù)

為了在數(shù)據(jù)化背景下進(jìn)一步推動模具加工技術(shù)的發(fā)展，還需要致力于發(fā)展快速原型制造和加速制模的技術(shù)，在模具發(fā)展的過程中，其所遇到的最大勁敵就是如何快速制造出用戶所需求的模具，即加快制造效率?？焖僭椭圃炷軌蛑苯佑糜诳焖僦颇＜夹g(shù)當(dāng)中。將快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)相結(jié)合也必然會提高傳統(tǒng)制模技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.7 同時(shí)運(yùn)用超精加工、微細(xì)加工和復(fù)合加工技術(shù)

在大數(shù)據(jù)背景下，模具的加工要朝著更加精密化和大型化的方向發(fā)展，因此，就要利用先進(jìn)且合適的技術(shù)進(jìn)行加工保證其發(fā)展，這些技術(shù)包括了超精加工、微細(xì)加工和復(fù)合加工，在目前，超精加工已經(jīng)達(dá)到了亞微米級，納米精度的超精加工也已經(jīng)被應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。為了進(jìn)一步推動模具加工技術(shù)的改革就必須推動模具加工技術(shù)的新發(fā)展。

3 結(jié)論

隨著人們需求的不斷提高，越來越多的新式樣和新功能產(chǎn)品出現(xiàn)在消費(fèi)者面前，而這些產(chǎn)品的生命周期越來越短，復(fù)雜程度越來越高，精密程度也越來越高，而數(shù)字化技術(shù)能夠精準(zhǔn)地對模具進(jìn)行加工。因此，我們必須把握數(shù)字化技術(shù)，充分融合數(shù)字化技術(shù)和模具加工技術(shù)來不斷地改進(jìn)模具加工方案，實(shí)現(xiàn)快速、高效和優(yōu)質(zhì)的模具生產(chǎn)目的，從而適應(yīng)不斷變化和需求越來越嚴(yán)的市場。

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作者簡介：王啟香（1980-），男，廣西桂林人，講師，高級技師，主要從事機(jī)械加工、模具、數(shù)控技術(shù)的研究與教學(xué)。