数字化制造技术在模具设计与制造中的应用

数字化制造技术在模具设计与制造中的应用
摘要：数字化制造技术的引入，促进了模具行业的快速发展，提升了模具设计
与制造的效率，缩短了生产周期，有效提高了模具的精度和质量。

目前数字化制
造技术在模具设计与制造中的应用主要是计算机辅助设计技术、模块化的数字快
速设计系统和数字化精准装配系统。

这些技术的应用，将为模具企业和行业的发
展与建设提供有力支撑。

关键词：数字化；制造技术；模具设计；制造
1数字化制造技术在模具设计与制造中应用的意义
模具工业是国民经济的基础工业，具有知识密集型和技术密集型的特点。

随着工业产品
质量的逐步提高，产品的生产呈现出多品种、小批量、复杂化、规模化、精密化以及更新换
代速度快等趋势，对模具这一工艺装备提出了更高的要求，模具的设计与制造逐渐趋向数字
化和智能化。

近年来，计算机与网络技术飞速发展，信息化和数字化技术不断融入工业设计
与制造中，形成数字化制造技术。

在模具开发全过程引入数字化制造技术，预测模具的性能、质量、加工工艺性和使用寿命，指导模具的设计与制造，对提高设计的精准度、提升模具的
加工效率、降低模具装配损坏率、保障模具的装配效率和质量等具有重要的意义。

2基于数字化的模具制造技术研究
从模具的设计和制造过程中数字技术的应用来看，数字化技术的应用优势众多，不仅在
很大程度上保障了生产的质量也在一定程度上提高了生产的效率，提升了企业的经济效益，
所以数字化技术在模具生产过程中具有极其重要的意义和价值。

模具设计和生产过程中数字
化技术主要指的是计算机辅助设计和制造技术，可以说计算机技术贯穿模具设计和制造生产
的全过程，比如利用计算机模具设计软件完成模具设计的整个过程、利用计算机对模具生产
过程进行控制、对制造过程中产品的质量进行把握，并可以实现对成本的有效的控制，所以
数字化技术的运用使得企业能够获得更加的经济效益，数字化已经成为模具设计和制造企业
发展的一个趋势。

2.1在加工模板与参数库中的发展应用
通常在模具制造加工的过程中，模具设计和加工的技术水平对于模具生产的质量以及效
率较为关键对于企业的生存和发展具有重要的意义，因而在模具生产制造的过程中相关的科
研以及工作人员要非常注重在模具生产制造的过程中汲取第一线的生产制造的经验，其中最
为重要的就是将每一次的模具设计和制造形成重要的文件保存起来，并且形成标准的模型数
据库，以便后期在制造类似的产品的过程中可以直接或者稍加改进就能使用。

此外企业还要
引进专门的模具设计的工程师，让工程师在没有设计任务的时候结合当前社会较为常用的模
具来进行相关模型数据库的构建这样形成积累一旦有类似的设计任务就能够极大的提升设计
的效率。

在实际生产和制造的过程中要充分的利用好加工模板和参数数据库中的相关资料，
在必要的时候需要对其进行适当的修改，以适应新的模具生产的需求。

此外在模具生产的过
程中要重视程序编写的科学合理以及规范性，来科学合理的选择刀具以及机床，明确加工的
剩余量以及刀具的走向等相关的参数，以充分降低加工过程中的风险。

2.2坯料的选择
此外在模具加工制造的过程中，对坯料的选择以及建立都是十分重要的，加工程序的设计、加工原材料以及加工过程的控制都会对模具产品的质量产生影响，但是从当前模具生产
加工的现状来看，毛坯模具制造的水平虽然有了长足的进步但是其精度相对于西方先进国家
生产的模具还具有非常大的差距，这种差距主要体现在模具的生产和加工环节，主要是加工
的精度控制程序以及设备不过关导致的，这会使得模具在加工的最后阶段出现撞机、刀具碰
撞等一系列的问题，使得模具生产的危险性大大的增加，也难以使得模具最终的产品达到既
定的精度，在加工之前采用白光扫描技术对其进行加工成型，然后将利用该技术得到的结果
与三维重建得到的模型进行对比分析，在没有问题时再进行程序的编写，及时发现所存在的
问题并进行相应的修改。

2.3冲压成型技术
冲压成型技术又被称之为CAE技术，该技术通过分析模具在冲压成形时所存在的内在规律，利用计算机软件来对冲压过程进行测算，以此保障冲压模具的制造质量。

CAE技术通过Auto-Form/PAM-STAMP等专用软件来对模具冲压成形过程中的材料流动、回弹、残余应力、
厚度变化等进行模拟，而技术人员只需对模拟结果进行观察和分析，便可找出模具在冲压成
形过程中存在的不合理之处，通过对冲压参数进行相应的调整，以确保模具的设计与制造得
到合理的改进，进而为后续工序的顺利开展提供保障。

2.4快速设计技术
一直以来，我国在对冲压模具进行设计与制造时，仍旧普遍采用CAD技术，这也导致设计人员在进行交互绘图和造型层次安排时过于依赖自身的工作经验，进而造成模具设计过程
中潜在的质量缺陷无法被及时的发现和改正，这不仅延长了冲压模具的设计时间，对冲压模
具的制造质量也会产生不利影响。

数字化技术的应用，使许多先进的工业设计软件出现在人
们面前，UG/PROE软件便是其中一种，该软件可实现对冲压模具的模块化设计，并可有效解
决上述问题。

设计人员在应用该软件进行冲压模具设计时，能够对模具中的标准件，如导板、导柱等按照不同的规格来进行分类与统计，同时还能对模具中的各个零件进行参数化处理，
以此生出对应的模板，并将其存储到结构库中以便于随时调用。

此外，该软件还能细化模具
的设计要求，其能够依据厂家提出的不同要求、模具在冲压过程中的工艺要求等，在结构库
中对相应的模具、标准件等进行随时的调用与组装，从而实现对冲压模具的快速设计。

2.5高速加工技术
高速加工技术也是冲压模具设计及制造中数字化技术的一种，以往的数控加工只能进行
型面加工，这也导致其加工效率非常低。

在模具需求量不断增加的背景下，高速加工技术也
由此出现，利用该技术不仅能够进行型面加工，还能进行结构面加工，而且其加工过程能够
进行参数化控制。

该技术采用小切深、高进给的方式来提高模具表面的加工精度和质量，进
而使加工人员不需要像以往一样进行大量的打磨和试模，从而有效减轻了加工人员的工作强度。

除此之外，高速加工技术还能利用小刀具来对模具进行细节加工，进而在减少刀具损耗
的同时，还能节约大量的成本。

最后，高速加工技术不需要像以往的加工技术先进行精加工，然后进行淬火，其可直接对淬火钢进行加精工，进而精简了不必要的加工环节，大幅提高了
冲压模具的加工效率。

3结语
科学技术的发展，使数字化技术被广泛应用到模具设计与制造之中，利用计算机实现了
对模具的辅助性设计与制造，从而使模具的加工工艺及其结构得到了有效改善，最大限度的
减少了设计错误的出现，模具的设计精度及质量都有了很大提升，使模具的设计及制造工作
能够得以顺利开展，企业也在数字化技术的应用下提高了自身的核心竞争力。

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