模具设计制造中智能化技术的应用

模具设计制造中智能化技术的应用

摘要：模具对于制造业以及工业具有非常重要的作用，是其发展的基础。而智

能化技术对于模具设计制造而言则是其发展的不竭动力，是一种集自动化与信息

化为一体的高科技技术。自从改革开放以来，CAD/CAM技术发展突飞猛进，极大的减短了模具的生成周期，同时改善了产品的质量，增强了我国模具设计制造业

在国际市场上的竞争力。文章主要分析模具设计制造中智能化技术及其应用，并

针对性的提出建议。

关键词：模具设计制造；智能化技术；应用

目前，智能化已成为各行各业广泛应用的科技力量，智能化模具的设计与制

造代表着时代的发展进步，必然会受到模具行业的肯定，也必将得到社会的认可

与青睐。因此，模具产业需要积极探析出智能化模具制造与设计的发展方向，实

现智能化模具实效性的高效提升，以顺应时代发展的需求，从而保证模具产业的

有序发展。

1模具设计相关概念

1.1模具的定义

通过在日常生活中的接触和了解，人们对模具应该具有一定的认识。实际上，和人们在现实中对模具的认识相比，模具的科学定义是差不多的。模具属于工业

产品，模具主要来源是加工原材料。在现实运行过程中，通过选用某种模式，在

特定结构方式下，使原材料成型。此外，模具也属于一种生存工具，在实际生产中，通过应用模具，可以对工业品零部件进行大批量生产，其中，生产中所用到

的模具都是要和生产要求相符的，包括形状、尺寸等。

1.2模具的特点

和其它传统手工加工方法相比，模具生产制成的产品具有很多优势，包括较

高的生产率、较高的一致性、较高的精确度等。所以，在极大程度上，工业产品

的经济效益、质量主要取决于模具。在当前社会新形势发展下，模具对工业新产

品的开发能力起着较大的决定性作用，因此，模具被称为工业之母。

1.3模具设计的步骤

在各种行业中一些工作人员的主要工作内容就是模具设计。运用数字化设计

手段，冷冲模、型腔模是主要工作对象。在对数字化设计工具进行充分运用的基

础下，合理设计改造传统模具，以减小模具设计的时间，有效提高模具设计的质量。其中，模具设计的主要步骤为：第一，在设计模具设计以前，应对工业产品

进行深入分析，也就是模具设计人员所说的套图，对重点部位的尺寸进行确定；

第二，为有效节约模具绘图的时间，在对产品图纸进行分析后，应对工作程序进

行合理编排，对模具内部结构进行深入构思，对不同工序之间的冲工内容进行确定，确定选用的软件；第三，按照产品展图纸内容及要求，准备有关材料；第四，对模具图纸绘制工作进行全面展开，绘制生产组件，同时绘制一份备料图纸；第五，仔细校对模具设计图纸，保证模板和孔位保持一致。

2智能化CAD/CAM技术在冷冲压模具中的应用

智能化CAD/CAM技术在冷冲压模具中主要包含5大模块，即智能系统的工作管理、工艺分析、模具设计结构分析、图形模块系统以及专家数据库系统。主要

流程为导入设计好的原图以及输入原始模具的相关参数，通过系统来对制造工艺

进行有效分析，分析之后由设计人员来确定方案；然后运用电子技术对参数进行

计算，若有错误进行调整；最后用智能化技术对所采用的图形进行处理，导出相

应的数字化加工程序，选用合适的压力机来进行生产。

CAD/CAM模具智能化技术在汽车的覆盖件设计与制造上已经取得较好的成就，并为其带来了良好的经济效益。日本的丰田汽车设计制造公司最先使用此项技术，该技术可以设计车身结构、车身外形以及冲压模具CAD等。相关调查数据表明，

日本丰田汽车公司在引起此项智能化技术之后使得汽车外覆盖件模具的设计与制

造周期缩短一半。国外大型汽车制造企业已经在UG-II软件平台上开发了汽车外

覆盖件的相关智能化制造模块，包括车身设计、冲压工艺设计以及模具结构设计等。

研究发现，CAD/CAM技术已经在汽车模具制造领域取得了很好的发展与应用，在其冷冲压模具生产中具有重要意义，对于缩短模具生产周期，优化设计模具内

在结构等都起到了重要作用。目前，我国许多科研机构正在开发此方面的技术，

并且逐渐取得一些成绩。但是我国在此项技术的开发研究上相比国际汽车发达国

家较弱，自主研发能力未能跟上，基本上采用的技术都是在引进技术的前提之下

进行的二次开发。因此，要加强我国汽车模具智能化CAD/CAM技术的自主开发

能力，加大对此方面的资金与人力资源投入。

3智能化CAD/CAM技术在锻压模具中的应用

在上个世纪70年代，已经开始将智能化CAD/CAM技术应用到锻压模上，同

时在此类模具的结构设计及工艺方面也取得了明显的发展。这种类型模具是在轴

对称手工模的基础之上对智能化技术进行的开发与研究。因为轴对称模具的图形

以及规则较为简单，易于用在计算机上进行展现。而轴对称模具中长轴类模具应

用CAD/CAM技术的难度较大，通用性能较低，只适用于一些特殊的产品。这类

技术主要有以下几块组成：模具锻造工艺、模具结构工艺以及NC编程等[2]。

4模具设计制造中智能化技术分析

4.1产品设计建模过程中的相关技术

随着科技的发展，产品可以实现智能化建模，也就是通过计算机技术来对产

品进行系统的分析和设计，最终获得设计结果。CAD技术是所有模具建模过程中

的一项重要技术，同时也是促进模具设计制造智能化发展的关键技术，它能够有

效的连接各个环节的内容，同时也是模具设计过程中信息传递的基础。目前，模

具建模过程正在向特征模型发展，即通过定义所生产产品的某一项使用意义，这

项技术主要是将几何模型与非几何的相关工艺技术融为一体，通过系统来进行抽

取和识别工作。这个过程中是需要一个重要的因素，即专家数据库。它可以在建

模过程中通过与专家数据库中的经验和设计相关知识进行比较，进而实现模具的

智能化设计，这也从侧面体现出了模具设计智能化中技术集成作用。

4.2模具设计制造中的集成化技术

在竞争日益激烈的模具市场中，若想保持足够的发展动力就必须能够快速有

效的生成出高质量和低成本的产品。在模具的制造中，其途径是多种多样的，因

此若要以最科学合理的方案实现目标就必须对其设计工艺进行合理的评估工作，

进而选择一个最佳方案。因此，选择一个科学合理的评价结构是实现集成化技术

的前提。通常所用的评价方法主要有经验法、规则推理法、优选方法等。这些方

法都具有一定的主观因素，因此并不能作为科学化的评价方法。必须及时研究其

相关问题并建立一个科学合理化的评价体系。目前，商业化的CAD/CAM技术仍

不能体现出全方位的集成技术，而CAD设计系统也未能体现出CAM系统所强调

的加强工艺，虽然已经有计算机图形技术可以实现这一过程，但是效果未能达到

最佳状态，因此必须加强对此方面技术的开发与研究。