机械模具设计工艺技术研究

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摘要：机械模具设计作为工业高精度、高质量生产的基础，在先进技术的支撑下，模具设计工艺也在发生转变，并与我国工业产业的发展全面策应。基于此，以模具设计内容为切入点，阐述当前机械模具的设计方法，并从激光技术、计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）技术以及逆向工程技术3个方面对机械模具设计工艺技术进行研究，并对机械模具设计工艺技术的发展趋势进行探讨。

关键词：工业产业；机械模具；设计工艺

随着工业产业的迅猛发展，相关行业对传统机械生产制造提出了更高的要求。企业在发展过程中，必须加大技术资源、经济资源的投入力度，才能增强机械制造能力，提高企业在工业发展体系中的地位。机械模具设计作为一种常见的机械加工形式，在先进科学技术的支撑下，其工艺也正由传统的机械化操作逐渐转变为智能化与信息化相整合的数字驱动设计，这不仅提高了设计精度，而且满足了模具设计工艺及机械加工的高质量需求[1]。本文针对工业产业背景下机械模具设计工艺技术展开了探讨。

1模具设计内容

1.1机械产品工艺分析及其设计

在机械产品设计初期，需要从工艺属性方面进行考虑，由于产品在设计及制造期间所产生的消耗与整个生产成本相关，为简化生产工序，提高模具使用年限，必须在前期设计时综合考虑生产效率、生产质量、生产安全等因素，然后通过精准计算，保证每一项设计操作均符合工艺设计需求。

1.2模具结构设计

此类设计是将零部件结构与具体实践相结合，然后按照不同零部件的运行工序，制定出形状、尺寸、配合等方面的参数值，真正做到结构与标准相结合、设计与加工相一致，才能提高模具设计质量。

1.3三维图纸设计

在信息化技术的支撑下，模具设计工艺由原来的二维平面设计转变成了基于计算机系统软件的三维立体化设计。此过程中，需要将设计工序及各类参数输入到系统软件中进行自动识别，从而查出当前操控模式下，模具设计与生产应当遵循的原则，并列出不同数据值，以便于提高设计工艺与生产工艺的对接性。

2模具设计方法

2.1标准化设计

标准化设计需要针对模具的零部件参数进行基准匹配，这样在后续操作过程中，若生产中的零部件产生误差或者是需要被替换，则可直接调用标准化部件进行匹配处理，无需再次进行其他设计。应用标准化设计可以有效降低模具设计时限，减少成本损耗率，提高企业的经济收益。

2.2参数化设计

参数化设计是以尺寸为基准，针对不同零部件具备的属性而设定的一种具有约束特征的变量载体，可有效增加零部件在应用过程中的针对性。当模具部件结构产生变化时，则可以通过参数描述出变量值，然后自动进行参数匹配，从而达到实时化更新的作用，且此过程无需再次针对模具设计图纸进行定位或标记便可完成自动优化处理[2]。因此，该方式能够提高模具设计工艺的便捷性。

2.3模块化设计

模块化设计是以模具产品的功能性为切入点，结合结构属性、功能特性等参数，将模具产品进行标准化设定的方式。在规定时间内，该方式可确保相关机械产品构设的精准性[3]。经过不断实践可以看出，模块化设计可有效解决产品设计与应用过程中的交错问题，使产品设计具备可预见性，且能够规避结构重叠问题，从而保证实际操作的合理性。

2.4智能化设计

智能化设计是利用智能软件，针对设计参数自动生成数据模型的设计方式。该方式可通过所设计的模型映射出不同操控视域，且模型方案与具体机械制造之间具有关联性。除此之外，智能化设计还可进行多方位评估，如成本预算、生产时限预测等，而且通过预期方案解读出全过程工艺设计及制造中的各类损耗点，从而为后续生产及管理提供数据支撑。

3机械模具设计工艺技术

3.1激光技术

机械模具设计工艺中，因激光的判定率高而使激光技术得到了较好的应用，在不同操作模式中，该技术具有成型效率高、反应时限短的优势，确保了不同操作模式下均能满足多结构化操作的需求，而且提高了模具设计及制造的精准度[4]。除此之外，基于激光技术可在顶层系统与基层操作之间建立一个高效率的联动渠道，从而在保证前期图纸设计精确的前提下，提高切割、打孔的精度，便于提高模具结构的整体性、稳定性以及机械产品的制备质量。

3.2CAD技术

计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）技术主要通过搭载计算机系统和内部软件识别各项参数信息，从而判定出当前操作体系内以图形信息、结构信息和尺寸信息为代表的各类主体，真正映射出实体操作，各种CAD设计实例如图1所示。另外，应用CAD技术可核验大容量的数据信息，且可通过软件对参数信息进行修改，并在软件系统中实时显示出修改后的数据模型。因此，在具体规划时，可以真正从多个角度分析出机械产品的各项属性，如韧性、可塑性、传导性等[5]。在此基础上，结合具体制备参数，具体分析与设计相关联的各项数据，即可罗列出可行的数据方案及模拟方案，以达到简化设计工序，提高生产效率的目的。

3.3逆向工程技术

逆向工程技术主要包括数据采集技术、软件集成技术和几何建模3部分。首先，数据采集技术的实现需要采用高精度的数据采集模式匹配与识别相关数据信息，从而降低系统误差值。此类采集技术可搭配激光扫描技术进行高清晰定位，然后通过对零部件进行多个角度的分析来提高模型辨识精度，使系统可以在运行过程中全方位掌握参数信息，从而提高整体制造质量。其次，软件集成技术中，因为模具设计工艺在信息化技术的支撑下，基本已经实现了数字化处理，所以该技术只需进一步深化系统应用性能、确定数据节点，并充分界定出不同组态下数据模型与各类信息模型之间的对接属性，就能分析出工况模式下的数据集成特征，为后续模具设计及制造提供数据决策。最后，几何建模是针对智能操控系统设定的一种数据运行基准，它能够通过对数据信息进行罗列运算，解析出不同操控工况下系统预设模块与实操模块之间的差异性，然后通过模块所表达出的数据罗列关系，查证出不同功能下的数据逻辑特征，如采集信息与扫描信息之间的关系，此时通过数据在整个操控网络内的节点及区域设定一个拟合曲面，然后就能够在各类算法的支撑下作出所需的几何模型。这种方式确保了数据信息核验的精准性，并且能够提高设计质量。

3.4CAE软件

计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering，CAE）软件通过搭载计算机设备，可以利用软件系统辅助检测出机械工程中待加工产品的各类属性，如强度系数、屈曲稳定系数、塑性系数等，然后通过算法精确测定出各类力学表述的近似值。它通过与CAD技术交替应用，能够深入模拟各类机械产品的实际应用性能，得出更为完整的参数信息，以供后期机械生产及制造。从功能角度来看，CAE软件在具体实现时，可构设出基于加工部件的立体化数据模型，并利用各类模型映射出相对应的仿真模拟，从而对建模进行精确化分析，从多个方面对模型设计及生产之间的可行性予以确定，同时提高实际处理质量。例如：在对钣金冲压模具进行设计时，CAE软件的应用工序如下，依据模具参数尺寸界定加工过程中的冲压方向，通过对加工原材料进行分析，确定出冲压过程中各种力的产生条件，分析出冲压速度、力度与静动态摩擦力的影响因子，才能在全方位的数据分析时，真正达到以不同切点为基础的数据化解析，有效规避各类数据处理过程中的误差现象，实现工艺优化、精细分析的设计优势。

4工业产业背景下机械模具设计工艺技术的发展趋势

机械模具是工业产业发展的基础所在，其设计工艺精度、质量和效率直接决定着我国在国际机械市场中的地位。为满足市场发展、技术工艺优化等方面的需求，应针对现有的设计理念、技术工艺效果等，明确我国模具设计工艺技术的主要发展方向，才能提高机械设计及生产的整体水平。

4.1多集成化的发展趋势

现代模具设计中，要对原有单一化的设计模式进行创新，不仅应考虑到技术应用效果，还应结合人力资源、生产制造体系等，打造出多行业交互、学科综合的集成化运作模式，才能够提高理论学科的融合效能，细化设计工艺。

4.2智能化的发展趋势

随着人工智能时代的发展，自动化、网络化的运作模式极大地提高了机械行业的发展效率。因此，模具设计工艺在发展期间，应充分挖掘人工智能所起到的价值，针对不同设计环节融合智能化操控理念，才能实现行业发展期间的数据融通，提高实际运行效率。另外，可应用网络平台创设出共享式的发展体系，并通过与国外先进的机械企业进行联动来提高技术应用质量。

4.3数字化的发展趋势

机械模具设计与生产过程中，会产生大量的加工信息与产品属性信息，原有的数据管理系统显然无法应对激增的数据体量。对此，可以结合数字化管理系统，依据产品的不同种类，打造模块化数据存储系统，通过对产品信息以及具体生产过程的定义信息进行数字化整合，并通过网络平台实现数据共享，为后续模具设计及生产提供数据支撑。

5结语

在工业产业的推进下，传统机械模具设计工艺也必须进行转变，将技术理念、生产理念等贯彻落实到整个加工体系中，才能提高企业生产效能，真正实现以技术为驱动的工艺设计，从而满足企业生产及发展的需求，全面打造出可持续发展的规划体系，提高我国工业生产实力。

参考文献

[1]王欢，门涛，苟维东，等.基于速度修正的协作机械臂动态避碰控制方法[J].自动化与仪表，2021（7）：38-42.

[2]苏庆勇.电子信息技术在机械模具设计中的重要性探讨[J].科技经济导刊，2021（6）：62-63.

[3]周栋练.机械模具设计工艺技术的研究[J].轻工科技，2019（5）：57-58.

[4]其木格，李宗学.基于UG二次参数化建模的机械模具制造工艺研究[J].内燃机与配件，2018（23）：100-102.

[5]韩佳.CAD软件在机械模具包装设计中的应用效果分析[J].数码世界，2018（10）：82.

作者：高志星 单位：江苏省张家港中等专业学校