现代模具设计的现状与发展研究

2017-04-02曾文平

时代农机 2017年11期

曾文平，汤超

（广州城建职业学院机电工程系，广东广州 510900）

模具一方面是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，具有工业产品价值；另一方面模具也是用于批量生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品或者零部件的一种生产工具，是一种专用的成型工具。在国民生活中，小到日常的水杯、脸盆，大到航空航天用的飞机、汽车，几乎所有的工业产品都必须依靠模具作为成型工具。用模具制备出来的工业产品所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。而模具设计是随产品的材料、形状、尺寸、精度、粗糙度、工艺条件等因素变化的，因此，模具设计不同于一般的机械设计，模具设计的专业化程度要求高，模具设计的专业化程度在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品创新开发能力。

1 现代模具设计现状

对中国模具工业来说，2016年是“十三五”行业发展规划开局之年，也是行业“新常态、新发展”继续转型的一年。“中国制造2025”明确了制造业的发展目标及发展道路，数字化、网络化、智能化正引领模具行业快速发展，在“中国制造2025”的指引之下，模具设计与制作产业正在向数字化、网络化、智能化方向发展，向创新、提质、增效和向国际化方向转型升级的步伐将进一步加快。未来，这些战略性新兴产业、高新技术产业等领域的发展壮大将给制造行业的发展带来新的机遇。

众所周知，模具企业多数是中小型企业，而其中绝大多数都是从手工作坊成长而来。而这些作坊式的管理目前仍被不少国内模具企业所用，从而出现了在模具的交货期、成本、质量控制方面存在的问题层出不穷，因此使订单延期或者丢失订单失去客户的情况屡见不鲜。面对激烈的市场竞争，落后的企业管理手段和水平，使模具企业中的管理和技术人员只能忙于应付，企业投巨资引进的CAD/CAE/CAM系统和高档数控加工设备也难以发挥出其应有的效率和水平，多数模具制造企业缺乏与其生产硬件相当的活力和市场竞争力。而数字化将是模具制造技术、信息技术、网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果。在车间管理中，模具制造企业、模具制造系统与模具生产过程不断实现数字化将是必然趋势。

2 数字化成为现代模具设计的主流

随着计算机技术的发展和普及，现代模具设计主要是指对模具进行数字化设计，即充分利用二维和三维的计算机辅助设计软件（CAD）、计算机辅助工程软件（CAE）、UG NX三维软件、Pro/E等主流的现代数字化设计软件，结合传统的手工绘图的模具设计方法，进行质量高、周期短、数字化、智能化的模具设计。并且在模具设计的过程中，使用计算机辅助工程（CAE）开展模具数字化设计、数字化制造、数字化分析、数字化管理、数字化模拟、数字化优化。数字化将是模具制造技术、信息技术、网络技术与管理科学的交叉、融合、发展与应用的结果。在车间管理中，模具制造企业、模具制造系统与模具生产过程不断实现数字化将是必然趋势。

通过信息化建设，实现模具制造企业的数字化管理，是促进企业提高经营管理水平的一个有效途径。模具行业发展的关键是利用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平。目前，一些先进信息系统在模具工业中的应用，使模具的车间管理模式发生了重大变革。在今后长时期内，数字化生产方式将成为先进模具制造业的重要发展方向。

3 模具设计数字化发展的重要性

开展模具数字化设计、数字化制造、数字化分析、数字化管理等方面的工程应用，在产品质量方面，模具设计人员可以对工件的可加工性能作出早期的判断，预先发现成形中可能产生的质量缺陷，并模拟各种工艺方案，以减少模具调试次数和时间，从而缩短模具开发时间；在选择模具材料方面，设计师可以对模具进行强度刚度校核，择优选取模具材料，预测模具的破坏方式和模具的寿命，提高模具的可靠性，从而降低模具成本；模具设计师还可以通过仿真进行优化设计，以获得最佳的工艺方案和工艺参数，增强工艺的稳定性、降低材料消耗、提高生产效率和产品的质量；通过数字化分析，可以查找工件质量缺陷或问题产生的原因，以寻求合理的解决方案。另外可以开展精密模具制造技术、模具虚拟拆装教学系统、逆向工程技术等多项科研活动。