機械模具設計工藝技術研究

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摘要：機械模具設計作為工業高精度、高質量生產的基礎，在先進技術的支撐下，模具設計工藝也在發生轉變，并與我國工業產業的發展全面策應?；诖耍阅＞咴O計內容為切入點，闡述當前機械模具的設計方法，并從激光技術、計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）技術以及逆向工程技術3個方面對機械模具設計工藝技術進行研究，并對機械模具設計工藝技術的發展趨勢進行探討。

關鍵詞：工業產業；機械模具；設計工藝

隨著工業產業的迅猛發展，相關行業對傳統機械生產制造提出了更高的要求。企業在發展過程中，必須加大技術資源、經濟資源的投入力度，才能增強機械制造能力，提高企業在工業發展體系中的地位。機械模具設計作為一種常見的機械加工形式，在先進科學技術的支撐下，其工藝也正由傳統的機械化操作逐漸轉變為智能化與信息化相整合的數字驅動設計，這不僅提高了設計精度，而且滿足了模具設計工藝及機械加工的高質量需求[1]。本文針對工業產業背景下機械模具設計工藝技術展開了探討。

1模具設計內容

1.1機械產品工藝分析及其設計

在機械產品設計初期，需要從工藝屬性方面進行考慮，由于產品在設計及制造期間所產生的消耗與整個生產成本相關，為簡化生產工序，提高模具使用年限，必須在前期設計時綜合考慮生產效率、生產質量、生產安全等因素，然后通過精準計算，保證每一項設計操作均符合工藝設計需求。

1.2模具結構設計

此類設計是將零部件結構與具體實踐相結合，然后按照不同零部件的運行工序，制定出形狀、尺寸、配合等方面的參數值，真正做到結構與標準相結合、設計與加工相一致，才能提高模具設計質量。

1.3三維圖紙設計

在信息化技術的支撐下，模具設計工藝由原來的二維平面設計轉變成了基于計算機系統軟件的三維立體化設計。此過程中，需要將設計工序及各類參數輸入到系統軟件中進行自動識別，從而查出當前操控模式下，模具設計與生產應當遵循的原則，并列出不同數據值，以便于提高設計工藝與生產工藝的對接性。

2模具設計方法

2.1標準化設計

標準化設計需要針對模具的零部件參數進行基準匹配，這樣在后續操作過程中，若生產中的零部件產生誤差或者是需要被替換，則可直接調用標準化部件進行匹配處理，無需再次進行其他設計。應用標準化設計可以有效降低模具設計時限，減少成本損耗率，提高企業的經濟收益。

2.2參數化設計

參數化設計是以尺寸為基準，針對不同零部件具備的屬性而設定的一種具有約束特征的變量載體，可有效增加零部件在應用過程中的針對性。當模具部件結構產生變化時，則可以通過參數描述出變量值，然后自動進行參數匹配，從而達到實時化更新的作用，且此過程無需再次針對模具設計圖紙進行定位或標記便可完成自動優化處理[2]。因此，該方式能夠提高模具設計工藝的便捷性。

2.3模塊化設計

模塊化設計是以模具產品的功能性為切入點，結合結構屬性、功能特性等參數，將模具產品進行標準化設定的方式。在規定時間內，該方式可確保相關機械產品構設的精準性[3]。經過不斷實踐可以看出，模塊化設計可有效解決產品設計與應用過程中的交錯問題，使產品設計具備可預見性，且能夠規避結構重疊問題，從而保證實際操作的合理性。

2.4智能化設計

智能化設計是利用智能軟件，針對設計參數自動生成數據模型的設計方式。該方式可通過所設計的模型映射出不同操控視域，且模型方案與具體機械制造之間具有關聯性。除此之外，智能化設計還可進行多方位評估，如成本預算、生產時限預測等，而且通過預期方案解讀出全過程工藝設計及制造中的各類損耗點，從而為后續生產及管理提供數據支撐。

3機械模具設計工藝技術

3.1激光技術

機械模具設計工藝中，因激光的判定率高而使激光技術得到了較好的應用，在不同操作模式中，該技術具有成型效率高、反應時限短的優勢，確保了不同操作模式下均能滿足多結構化操作的需求，而且提高了模具設計及制造的精準度[4]。除此之外，基于激光技術可在頂層系統與基層操作之間建立一個高效率的聯動渠道，從而在保證前期圖紙設計精確的前提下，提高切割、打孔的精度，便于提高模具結構的整體性、穩定性以及機械產品的制備質量。

3.2CAD技術

計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）技術主要通過搭載計算機系統和內部軟件識別各項參數信息，從而判定出當前操作體系內以圖形信息、結構信息和尺寸信息為代表的各類主體，真正映射出實體操作，各種CAD設計實例如圖1所示。另外，應用CAD技術可核驗大容量的數據信息，且可通過軟件對參數信息進行修改，并在軟件系統中實時顯示出修改后的數據模型。因此，在具體規劃時，可以真正從多個角度分析出機械產品的各項屬性，如韌性、可塑性、傳導性等[5]。在此基礎上，結合具體制備參數，具體分析與設計相關聯的各項數據，即可羅列出可行的數據方案及模擬方案，以達到簡化設計工序，提高生產效率的目的。

3.3逆向工程技術

逆向工程技術主要包括數據采集技術、軟件集成技術和幾何建模3部分。首先，數據采集技術的實現需要采用高精度的數據采集模式匹配與識別相關數據信息，從而降低系統誤差值。此類采集技術可搭配激光掃描技術進行高清晰定位，然后通過對零部件進行多個角度的分析來提高模型辨識精度，使系統可以在運行過程中全方位掌握參數信息，從而提高整體制造質量。其次，軟件集成技術中，因為模具設計工藝在信息化技術的支撐下，基本已經實現了數字化處理，所以該技術只需進一步深化系統應用性能、確定數據節點，并充分界定出不同組態下數據模型與各類信息模型之間的對接屬性，就能分析出工況模式下的數據集成特征，為后續模具設計及制造提供數據決策。最后，幾何建模是針對智能操控系統設定的一種數據運行基準，它能夠通過對數據信息進行羅列運算，解析出不同操控工況下系統預設模塊與實操模塊之間的差異性，然后通過模塊所表達出的數據羅列關系，查證出不同功能下的數據邏輯特征，如采集信息與掃描信息之間的關系，此時通過數據在整個操控網絡內的節點及區域設定一個擬合曲面，然后就能夠在各類算法的支撐下作出所需的幾何模型。這種方式確保了數據信息核驗的精準性，并且能夠提高設計質量。

3.4CAE軟件

計算機輔助工程（ComputerAidedEngineering，CAE）軟件通過搭載計算機設備，可以利用軟件系統輔助檢測出機械工程中待加工產品的各類屬性，如強度系數、屈曲穩定系數、塑性系數等，然后通過算法精確測定出各類力學表述的近似值。它通過與CAD技術交替應用，能夠深入模擬各類機械產品的實際應用性能，得出更為完整的參數信息，以供后期機械生產及制造。從功能角度來看，CAE軟件在具體實現時，可構設出基于加工部件的立體化數據模型，并利用各類模型映射出相對應的仿真模擬，從而對建模進行精確化分析，從多個方面對模型設計及生產之間的可行性予以確定，同時提高實際處理質量。例如：在對鈑金沖壓模具進行設計時，CAE軟件的應用工序如下，依據模具參數尺寸界定加工過程中的沖壓方向，通過對加工原材料進行分析，確定出沖壓過程中各種力的產生條件，分析出沖壓速度、力度與靜動態摩擦力的影響因子，才能在全方位的數據分析時，真正達到以不同切點為基礎的數據化解析，有效規避各類數據處理過程中的誤差現象，實現工藝優化、精細分析的設計優勢。

4工業產業背景下機械模具設計工藝技術的發展趨勢

機械模具是工業產業發展的基礎所在，其設計工藝精度、質量和效率直接決定著我國在國際機械市場中的地位。為滿足市場發展、技術工藝優化等方面的需求，應針對現有的設計理念、技術工藝效果等，明確我國模具設計工藝技術的主要發展方向，才能提高機械設計及生產的整體水平。

4.1多集成化的發展趨勢

現代模具設計中，要對原有單一化的設計模式進行創新，不僅應考慮到技術應用效果，還應結合人力資源、生產制造體系等，打造出多行業交互、學科綜合的集成化運作模式，才能夠提高理論學科的融合效能，細化設計工藝。

4.2智能化的發展趨勢

隨著人工智能時代的發展，自動化、網絡化的運作模式極大地提高了機械行業的發展效率。因此，模具設計工藝在發展期間，應充分挖掘人工智能所起到的價值，針對不同設計環節融合智能化操控理念，才能實現行業發展期間的數據融通，提高實際運行效率。另外，可應用網絡平臺創設出共享式的發展體系，并通過與國外先進的機械企業進行聯動來提高技術應用質量。

4.3數字化的發展趨勢

機械模具設計與生產過程中，會產生大量的加工信息與產品屬性信息，原有的數據管理系統顯然無法應對激增的數據體量。對此，可以結合數字化管理系統，依據產品的不同種類，打造模塊化數據存儲系統，通過對產品信息以及具體生產過程的定義信息進行數字化整合，并通過網絡平臺實現數據共享，為后續模具設計及生產提供數據支撐。

5結語

在工業產業的推進下，傳統機械模具設計工藝也必須進行轉變，將技術理念、生產理念等貫徹落實到整個加工體系中，才能提高企業生產效能，真正實現以技術為驅動的工藝設計，從而滿足企業生產及發展的需求，全面打造出可持續發展的規劃體系，提高我國工業生產實力。

參考文獻

[1]王歡，門濤，茍維東，等.基于速度修正的協作機械臂動態避碰控制方法[J].自動化與儀表，2021（7）：38-42.

[2]蘇慶勇.電子信息技術在機械模具設計中的重要性探討[J].科技經濟導刊，2021（6）：62-63.

[3]周棟練.機械模具設計工藝技術的研究[J].輕工科技，2019（5）：57-58.

[4]其木格，李宗學.基于UG二次參數化建模的機械模具制造工藝研究[J].內燃機與配件，2018（23）：100-102.

[5]韓佳.CAD軟件在機械模具包裝設計中的應用效果分析[J].數碼世界，2018（10）：82.

作者：高志星 單位：江蘇省張家港中等專業學校