智能化技术在模具中的运用分析

秦欢

摘要：技术的创新，往往带来产业的变革。模具制造业作为重要的基础工业，其技术也深刻影响着汽车工业、电子信息、家电、建材及机械等行业的发展。而诸如高速铣削技术、先进成型技术、CAD/CAM智能化设计、3D打印技术、即时检测技术、表面强化技术等先进的模具设计制造技术的创新和应用，则对模具制造行业意义深刻。然而，技术的升级换代，往往需要大量资金的投入。如何在成本和新技术应用之间达到平衡，则是我们模具制造企业非常关注的一点。

关键词：模具制造;智能化技术;运用

一、模具制造智能化现状

模具作为材料成型的重要方式之一，与机械加工相比，模具加工具有工序少、材料利用率高、能耗低、易生产、效益高等优点，因而在汽车、能源、机械、电子、信息、航空航天工业和日常生活用品的生产中被广泛应用。

在消费升级趋势下，国内机械、汽车、电子、电器等产品对生产过程所需模具提出了高品质、低价格、快交货的新的更高要求，模具行业在技术产品更高层次基础上的突破，加大制造水平的研发投入，提高技术水平，提高技术产出，向着高精密化、自动化、智能化、新型化、融合化的方向发展，从而使得产品更精密、更经济，更多样，满足新的生产需要。

以自动化、智能化为例，自动化、智能化是提高效率的保障，随着各种配合模具生产的自动化设备的普及，以及模具内部标准件的智能化程度提升，模具生产的效率将越来越高，而且朝着更好更高层次发展。

二、模具智能化给模具技术带来的挑战

（一）模具设计技术方面的挑战

智能模具中大量传感器的应用，其位置如何确定、可靠性如何保证等给模具结构设计增加了新的难点，智能控制系统以及复杂动作结构模块等设计元素的加入以及设计软件水平的提升、各种数据库的建立和积累都给模具设计技术带来了极大的挑战。

（二）模具制造技术方面的挑战

智能模具结构上的改变和设计思想必须通过模具制造来实现，如传感器的安装实现、实时控制系统的有效性、复杂的动作模块的制造实现乃至水、电、热控制的精确实现等。另外，各种制造相关工艺数据库是一个非常重要的技术支撑。

（三）模具仿真技术方面的挑战

模具仿真技术挑战有2个方面：一方面是离线仿真问题，新技术、新材料、新结构以及新工艺都会导致仿真技术（模型）的发展，特别是大量的热场、磁场以及光等物理和化学仿真的需求，把模具仿真技术和理论水平推到一个前所未有的高度。另一方面是模具实时的仿真与控制问题，即仿真软件与模具结合，当模具成形生产过程出现偏差而控制系统数据库又不能给出相关调整指令时，必须根据实时仿真数据迅速给出指令建议，系统执行，这样就要求仿真系统发出的指令必须快而准确。

（四）模具成形基拙理论方面的挑战

模具智能制造的实现，依赖于大量的数据库和智能控制系统，而这种智能控制系统必须建立在大量成形经验积累和理论分析及其数学模型基础之上，需要研究分析这些基础成形理论和技术，才能实现模具智能制造的有效控制。

（五）模具成形工艺技术方面的挑战

模具智能化的核心是实现对模具成形工艺过程的智能化实时控制，即需要有很完备的成形工艺控制软件。而这种软件是基于成形工艺的理论和技术之上的，显然，专家系统和专家数据库的模式已经远远不能满足模具成形工艺过程的智能化实时控制。因此，模具的成形工艺理论和技术成为模具智能化的关键。可以预测，未来的模具不仅仅是模具硬件本身，而是带有成形工艺软件的模具，即模具企业除了销售模具之外还有成形工艺。

三、模具制造的发展趋势

随着信息与数字技术的发展，模具智能化也崭露头角。可以控制温度和压力的注射模和压铸模正在普及，新型的模具结构纷纷出现，精密成形控制和技术也受到了越来越多模具企业的关注，显现出了许多模具智能化的初期特征。未来的智能模具由模具、传感器、网络及控制系统、成形工艺智能控制软件等组成，模具在成形零件的过程中，将传感器获取的实时信息传送给模具成形控制系统，由控制系统中的成形工艺（网络）智能控制软件对其进行分析和决策，并发出控制指令，实现模具成形工藝全过程的智能控制。

（一）模具软件功能集成化，模具生产中的设计、制造、装配、检验、测试等环节实现信息的共享与综合，产品的数据模型可以通过指定的协议传输到各个环节，模具软件功能更加齐全。

（二）模具设计、分析及制作的三维化。使用三维软件进行模具设计，且三维模型能够在模具结构CAE分析、数控编程、成型过程CAE分析等环节中共享，避免重复建模。三维设计过程直观准确，有利于在生产前发现模具设计中不合理结构。

（三）模具软件应用的网络化趋势。现在是信息化的时代，信息的共享能够推动模具企业资源的合理配置，包括模具企业内部和外部的资源共享。将模具软件接入网络，不仅能够提高模具企业内部信息传输的效率，还有利于促进企业间的合作与交流。在模具行业中推广虚拟设计、敏捷制造等技术将是未来的重要发展方向。

四、结束语

模具智能制造单元就是一个智能终端，它将模具的智能化与网络化集成为一个制造端单元，可以通过互联网将模具的智能制造服务提供给社会，这种以模具为核心的智能制造端单元将成为模具智能化的重要代表之一。

参考文献：

[1]张强.浅谈机械模具智能制造技术及应用[J].农家参谋，2019（16）：225-227.