近年來，伴隨著我國航空制造業(yè)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，沖壓模具每年都在以20%的增速發(fā)展。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)*的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等與模具設計和制造有直接關系。如在一個車型生命中，周期zui短、變化zui頻繁的是車身，車身開發(fā)的關鍵在于車身沖壓模具的設計和制造，約占汽車開發(fā)時間的2/3,是制約新車型快速上市的關鍵因素。
　　
　　在我國，進口模具占據(jù)了國內(nèi)中模具市場的50%左右。以大型、精密、復雜為代表的高技術含量模具方面與*水平相比，我們尚有5~10年左右的差距。在沖壓模具制造行業(yè)內(nèi)，差距主要表現(xiàn)在精度、壽命、制造周期及使用穩(wěn)定性和可靠性等方面，模具數(shù)字化設計制造技術的落后是造成產(chǎn)品落后的zui主要原因之一。如何在有限的研制周期內(nèi)交付給用戶高質(zhì)量模具，需要沖壓模具企業(yè)從技術和管理上進行改進。模具數(shù)字化設計制造及企業(yè)信息化管理技術（包括數(shù)字化設計、加工、分析以及制造過程中的信息管理，即模具的CAD/CAE/CAM/DNC技術）是上*的提高模具行業(yè)整體水平的有效技術手段，能夠極大地提高模具生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并提升企業(yè)的綜合水平和效益。
　　
　　模具數(shù)字化設計與制造中的關鍵技術
　　
　　隨著數(shù)字化技術的快速發(fā)展和普及，數(shù)字化已經(jīng)應用到了模具制造的全過程。由圖1分析得知，模具數(shù)字化技術是制約沖壓模具開發(fā)的一個重要因素。模具的數(shù)字化技術，就是計算機技術或計算機輔助技術在模具設計制造過程中的應用?？偨Y(jié)國內(nèi)外沖壓模具企業(yè)應用計算機輔助技術的成功經(jīng)驗，根據(jù)沖壓模具制造流程，數(shù)字化沖壓模具技術主要體現(xiàn)在4個方面。

　　
　　1沖壓成形CAE技術在產(chǎn)品設計同步工程的應用
　　
　　同步開發(fā)中沖壓工藝貫穿于新產(chǎn)品的全過程，從了解產(chǎn)品的工藝，到產(chǎn)品的沖壓工藝性分析，再到模具的開發(fā)都需要沖壓工藝人員的全程參與。沖壓CAE技術是從沖壓成形過程的實際物理規(guī)律出發(fā)，借助計算機真實地反映模具與板料的相互作用關系及板料實際變形的全過程。
　　
　　隨著非線性理論、有限元方法和計算機硬件的迅速發(fā)展，板料沖壓成形過程的CAE分析技術經(jīng)過長期的發(fā)展已經(jīng)進入工業(yè)使用階段，并形成了一些通用或的軟件，如AutoForm/PAM-STAMP等。這些軟件提供以下分析和模擬結(jié)果：材料的流動、厚度的變化、破壞、起皺、回彈，以及殘余應力和應變。利用CAE技術在產(chǎn)品概念設計階段就可使模具企業(yè)對產(chǎn)品每一個零件的成形性、工藝性提出迅速、準確的預見。在極短的時間內(nèi)對零件的外形提出評估意見，給出準確翔實的分析報告，包括數(shù)模修改依據(jù)、修改方法以及對后續(xù)工序的影響，作為結(jié)構(gòu)設計部門對產(chǎn)品進行改進或方案確定的依據(jù)[1]。
　　
　　2基于模塊化的快速設計系統(tǒng)
　　
　　對于沖壓模具來說，結(jié)構(gòu)設計往往占了設計工作量的很大一部分。隨著計算機技術的快速發(fā)展，CAD/CAE/CAM一體化技術得到了廣泛應用。而沖壓模具CAD技術在國內(nèi)的應用，仍然停留在依靠模具設計人員的經(jīng)驗，在通用CAD軟件系統(tǒng)上進行交互繪圖和造型的層次上，從而不能及時發(fā)現(xiàn)設計過程中的缺陷，延長了模具的設計周期，在某種程度上也影響了設計質(zhì)量?；赨G/PROE等一系列計算機數(shù)字化造型軟件使模具的參數(shù)化模塊設計讓“模具快速設計”成為可能。要進行模具的參數(shù)化模塊設計，標準件庫和模板是基礎。通過軟件，將導柱、導板、沖頭等一系列的標準件統(tǒng)計入庫，以便設計時調(diào)用；同時，根據(jù)不同的零件把其相應的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)化制作成模板，同樣入結(jié)構(gòu)庫。在拿到模具設計任務后，預先消化任務要求（生產(chǎn)廠家要求、沖壓要求）；其次結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)經(jīng)驗，調(diào)用模具結(jié)構(gòu)庫，進行初設計；再次進行模面設計，再進行調(diào)用標準件庫，組裝標準件；zui后合裝成一套完整模具[2]。通過參數(shù)化模塊設計實現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復工作智能化。
　　
　?。?）典型結(jié)構(gòu)模板化。基于模板化的思想，將沖壓模具各種典型的結(jié)構(gòu)進行分類總結(jié)，提取其中可實現(xiàn)參數(shù)化控制之處，生成智能化模板在整個設計的建模過程中予以應用。
　　
　?。?）重復工作智能化。將設計過程中的重復工作，通過載入智能化模板和二次開發(fā)工具來達到縮短設計周期的目的。
　　
　　3參數(shù)化程編實現(xiàn)模具的高速加工
　　
　　隨著模具制造節(jié)奏的加快，數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工，由中低速加工發(fā)展到高速加工。高速加工技術應用于模具制造業(yè)中主要有如下優(yōu)點：（1）小切深、高進給；（2）改善工件加工表面質(zhì)量，減少打磨；（3）精度提高，減少試模工作量；（4）使用小刀具加工模具細節(jié)，減少刀具規(guī)格。降低使用費用；（5）以高精度、大進給的方式完成淬火鋼的精加工，且達到很高的模具表面質(zhì)量，可以減少傳統(tǒng)加工因精加工后再淬火引起模具變形，從而替代某些工藝。
　　
　　高速加工技術應用模具制造主要涉及機床、刀具和數(shù)控編程3個方面，具體工作流程如圖2所示。要實現(xiàn)模具安全、的加工，更安全的走刀軌跡和合理的加工策略就顯得尤為重要。將使用的刀具和機床設備按實物尺寸做成刀具庫和機床庫，再將不同零件的技術要求羅列成庫（零件庫），3個庫的數(shù)字參數(shù)值整理整合到程編軟件中做成CAM加工模板，數(shù)控程編就會更安全、快速。

　　
　　4數(shù)字化裝配技術在模具調(diào)試中的應用
　　
　　模具的裝配方法一般分為4種：互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法。zui早，模具在加工中心加工完后，現(xiàn)場的裝配多采用分組裝配法：工人直接參考2D零件裝配圖精導柱導板零件進行分類，然后按先裝導板后裝導柱的先后順序來進行模座其他零件的裝配，裝配好后直接進行精加工，精加工后也沒有對單件狀態(tài)的導柱精度/導滑面位置度沒有進行有效對比和檢查，這樣，在單件精加工完后，上下模座合模，發(fā)現(xiàn)上下模座導向偏差很大，導致導柱導板拉傷，標準件損壞。
　　
　　現(xiàn)在，將模具單件進行精加工后在線測量（OMV）的測量結(jié)果（比如上模座的導柱導向數(shù)據(jù)和下模座的導柱導向數(shù)據(jù)）在軟件里面進行記錄和統(tǒng)計，進行對比，發(fā)現(xiàn)超差馬上進行更改。圖3為某項目發(fā)動機引擎蓋內(nèi)板拉延模上下模座在加工完后的測量誤差分布圖。根據(jù)這樣的測量結(jié)果就可以對上下模座合模之前誤差較大區(qū)域進行整改，保證導向間隙，并保證模具合模質(zhì)量。

　　
　　目前，一些歐美國家的模具制造可以直接采用修配裝配法（在裝配時修去零件上的預留修配量以達到裝配精度的方法，稱為修配法）進行模具的裝配。他們通過測量數(shù)據(jù)，直接配磨導板或其他零件保證導向間隙或裝配質(zhì)量的方式進行合模裝配。這種方法提高了模具的合模進度，為后續(xù)模具的調(diào)試贏得了周期。以測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，應用軟件進行分析處理，這種修配裝配法的方式應該會成為以后模具發(fā)展的趨勢。
　　
　　沖壓模具企業(yè)信息化體系
　　
　　數(shù)字化技術在沖壓模具制造行業(yè)的應用越來越廣泛，它是集管理、設計、分析、制造、檢測等模具制造整個生命周期內(nèi)各個環(huán)節(jié)一體化的綜合應用技術，要有效地管理各個環(huán)節(jié)，需依靠企業(yè)信息化建設。
　　
　　企業(yè)信息化的應用可以簡單概括為2方面，即技術管理信息化和生產(chǎn)管理信息化。技術管理信息化指的是基于PDM/CAPP的CAD/CAE/CAM技術的應用，實現(xiàn)模具設計、制造仿真的信息化或數(shù)字化；生產(chǎn)管理信息化則以ERP/MES系統(tǒng)為代表，技術管理的信息化是生產(chǎn)管理信息化的基礎[3]（圖4）。

　　
　　通過該體系架構(gòu)優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)模式與流程，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享、設計知識和加工工藝知識的積累和重用；建立以車間作業(yè)調(diào)度為核心，實時采集生產(chǎn)過程中的進度、質(zhì)量、物料信息的生產(chǎn)過程體系。通過系統(tǒng)的手段，把模具企業(yè)上下游業(yè)務過程、技術溝通過程及模具企業(yè)內(nèi)部業(yè)務管理過程，以信息化的形式固定下來，從而充分挖掘企業(yè)潛力，提高企業(yè)資源的利用效率以及企業(yè)的快速響應能力，zui終把模具企業(yè)的管理人員從煩瑣的事務中解放出來。
　　
　　1建立以模具結(jié)構(gòu)為中心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)組織模式，保持產(chǎn)品數(shù)據(jù)一致性
　　
　　采用PDM/CAPP來管理所有模具的各類檔案，并在系統(tǒng)中建立各類模具的BOM結(jié)構(gòu)，同時將與模具零件相關的各類文件，如主機廠過來的數(shù)模、設計任務書、模具三維模型、檢具數(shù)據(jù)、更改單等與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關聯(lián)起來。設計工程師可以通過輸入零件圖號、零件名稱等手段來查詢所需的技術資料，也可以通過逐層展開產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來獲取產(chǎn)品資料，在查詢過程中設計工程師無需了解文檔存放的物理位置，即可在短時間內(nèi)查找到所需的產(chǎn)品文檔。
　　
　　采用PDM/CAPP系統(tǒng)，將所有的模具設計資料統(tǒng)一管理在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)將自動保持模具數(shù)據(jù)同步，保證了模具數(shù)據(jù)的*性和及時性。設計工程師及下游其他部門可以通過PDM/CAPP系統(tǒng)隨時獲取的模具資料和歷史檔案，并可保證數(shù)據(jù)的一致性。
　　
　　2建立以項目進度采集與控制為核心的項目管理平臺，優(yōu)化車間調(diào)度管理
　　
　　模具企業(yè)的車間管理是一大難題，生產(chǎn)管理是典型的按照單一訂單實現(xiàn)的項目，每付模具從接單、設計到生產(chǎn)、調(diào)試都體現(xiàn)出其獨立性，都需要專門的項目負責人進行進度采集與控制管理。由于每個項目包含幾十甚至上百套模具，每套模具需要幾個月的時間，需要同時監(jiān)控十幾個設計、制造和交付節(jié)點，模具項目的進度采集和管理是一件復雜繁瑣的工作。采用ERP/MES系統(tǒng)，實現(xiàn)在統(tǒng)一平臺上進行訂單管理（業(yè)務錄入）、計劃排產(chǎn)、物料跟蹤、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式，通過與計劃層的管理系統(tǒng)（ERP）和控制系統(tǒng)（MES）的集成，將計劃、生產(chǎn)與控制緊密起來，從而在計劃層和控制層之間建立了一座溝通的橋梁和紐帶。將模具項目計劃中的每個節(jié)點，作為數(shù)據(jù)采集與控制的節(jié)點，實現(xiàn)車間管理的優(yōu)化調(diào)度。
　　
　　3建立基于數(shù)據(jù)庫的知識管理體系，共享知識傳承
　　
　　沖壓模具行業(yè)是一個很依賴“經(jīng)驗”的行業(yè)，國外各大公司都形成有自己的模具設計、工藝流程和生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)庫。通過搭建一個集整個模具的設計、工藝和制造能相互對接的CAD、CAPP和CAM系統(tǒng)的集成化平臺，形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，有效管理企業(yè)的沖壓工藝與結(jié)構(gòu)設計庫、典型工藝庫及調(diào)試問題記錄等信息，積累模具開發(fā)經(jīng)驗，實現(xiàn)企業(yè)智力資產(chǎn)的積累。
　　
　　4建立電子化流程，實現(xiàn)過程的可追溯性
　　
　　在PDM/CAPP系統(tǒng)中建立相關文檔的電子審批/發(fā)放流程模型，所有被審批的電子文檔自動在流程中根據(jù)審批表決規(guī)則進行流動，流程自動將審批任務分發(fā)給相關人員。參與不同審批環(huán)節(jié)的審批人員可在電子化的流程中進行表決，如同意、反對或棄權(quán)等，并可輸入表決意見。系統(tǒng)將記錄整個審批過程的信息，審批通過的文檔將自動變?yōu)檎桨l(fā)放的文檔，從而實現(xiàn)過程的可追溯性。
　　
　　結(jié)束語
　　
　　綜上所述，我國的沖壓模具企業(yè)已經(jīng)開始將*的數(shù)字化技術應用于模具制造中，而且近幾年發(fā)展迅速，部分企業(yè)已經(jīng)開始到歐美市場承接訂單。但是，數(shù)字化技術的普及在我國還有待深入，我們的沖壓模具行業(yè)發(fā)展水平，尤其是復雜、大型的中沖壓模具與發(fā)達國家相比還有很大差距。應當大力開展模具數(shù)字化設計與制造技術的研究，使數(shù)字化技術普遍應用于模具工業(yè)，并用來改造傳統(tǒng)的模具工業(yè)，這是我國模具工業(yè)發(fā)展的大勢所趨。

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