论文部分内容阅读
摘要：模具的设计直接决定了按模具制造的成品的质量和生产效率。模具的智能化设计和制造大大提高了模具生产的效率和质量。智能模具设计的基本技术是模仿人的思维，其核心是知识表示、知识利用和知识获取。目前，我国模具cad/cam技术发展迅速，大大缩短了模具的生产周期，提高了产品质量，增强了模具设计制造业在国际市场上的竞争力。本文主要分析了智能技术及其在模具设计制造中的应用，并提出了建议。
关键词：模具设计制造;智能化技术;CAD/CAM
智能化发展成为各个行业改革转型的重点方向，在模具设计制造领域，其智能化发展直观体现在先进技术的融合与合理应用上，在降低设计难度、提高模具质量、提升设计制造效率方面发挥出重要作用。为促进智能化技术在模具设计制造中得到更深入的应用，需要对有关经验进行总结。
一、模具设计的智能化概述
模具是工业生产中的一个专有概念，是指运用金属、工程塑料、橡胶等工业原材料，按照工业生产的需要，以锻压成型、冲压、压铸、注塑、挤出等方法制出各种模子和工具。究其本质，模具其实就是用来成型物品的工具。智能设计是指应用现代信息技术，采用计算机模拟人类的思维活动，提高计算机的智能水平，从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中各种复杂的任务，成为设计人员的重要辅助工具。模具设计智能化，是指综合运用计算机技术和仿生技术等模拟人类思维活动，进行模具设计的一种设计趋势。模具设计智能化最理想化的境界是完全由智能设备进行设计，无须人工参与。在目前技术背景下，模具智能化设计很难做到全部人工智能，模具设计的大部分工序流程或某些核心流程智能技术已经能够完成，但对一些特别的模具设计流程和技术，智能技术智只能起到辅助的效果，核心内容仍需人工完成。
二、模具设计制造中智能化技术的应用现状
2.1智能化技术应用现状
国内智能化模具设计制造产品在模具总量中的占比约为30%，相较于发达国家来说，模具设计制造的智能化程度还有待提升。目前行业将智能化发展作为中长期目标，随着更多智能化技术的融入，智能化模具占总产品的比例有望超过50%。模具设计制造服务于现代工业、制造业的生产，相关行业对产品、技术、工艺质量要求不断严格，也促使模具设计制造业朝向精细化、标准化发展，在生产成本、周期、模具质量方面有更优的表现。据统计，设计制造过程中科学应用智能化技术，可使模具生产周期缩短1/4左右，同时提高产品性能。
2.2在冷冲压模具中的应用
目前应用于模具设计制造中的智能化技术主要为CAD和CAM技术，其在冷冲压模具中的应用范围涵盖工艺分析、结构分析、资料库搭建、智能系统管理等。技术应用过程中，将原始图纸及有关参数导入到系统中，自动完成工艺分析，并辅助设计人员进行方案确认，然后利用电子技术进行设计参数计算和误差调节，经智能化技术图形处理后，给出标准化的制造程序，进入生产过程。以汽车模具的生产为例，CAD、CAM等智能化技术在汽车模具设计制造中的使用时间较长，目前已经积累大量技术应用经验，有资料表明，在汽车车身结构设计中应用CAD技术，可缩短设计制造周期50%左右。
三、模具设计制造中智能化技术分析
3.1产品设计建模过程中的相关技术
随着科技的发展，产品可以实现智能化建模，也就是通过计算机技术来对产品进行系统的分析和设计，最终获得设计结果。CAD技术是所有模具建模过程中的一项重要技术，同时也是促进模具设计制造智能化发展的关键技术，它能够有效的连接各个环节的内容，同时也是模具设计过程中信息传递的基础。目前，模具建模过程正在向特征模型发展，即通过定义所生产产品的某一项使用意义，这项技术主要是将几何模型与非几何的相关工艺技术融为一体，通过系统来进行抽取和识别工作。这个过程中是需要一个重要的因素，即专家数据库。它可以在建模过程中通过与专家数据库中的经验和设计相关知识进行比较，进而实现模具的智能化设计，这也从侧面体现出了模具设计智能化中技术集成作用。
3.2模具设计制造中的集成化技术
在竞争日益激烈的模具市场中，若想保持足够的发展动力就必须能够快速有效的生成出高质量和低成本的产品。在模具的制造中，其途径是多种多样的，因此若要以最科学合理的方案实现目标就必须对其设计工艺进行合理的评估工作，进而选择一个最佳方案。因此，选择一个科学合理的评价结构是实现集成化技术的前提。通常所用的评价方法主要有经验法、规则推理法、優选方法等。这些方法都具有一定的主观因素，因此并不能作为科学化的评价方法。必须及时研究其相关问题并建立一个科学合理化的评价体系。目前，商业化的CAD/CAM技术仍不能体现出全方位的集成技术，而CAD设计系统也未能体现出CAM系统所强调的加强工艺，虽然已经有计算机图形技术可以实现这一过程，但是效果未能达到最佳状态，因此必须加强对此方面技术的开发与研究。
四、模具智能化给模具技术带来的挑战
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4模具成形基础理论方面的挑战
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。
4.5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。
结语：
由于市场竞争日益激烈，对模具产品的需求也越来越多样化，这就导致了产品升级换代迅速的特点。因此，必须积极研究模具设计与制造中的智能技术，推动模具设计与制造的改革与发展，为其提供取之不尽的动力。最后，为模具设计制造提供质量保证，缩短模具设计制造时间，降低模具生产成本，为企业提供更好的效益。
参考文献
[1]连峻.探索智能化技术在模具设计制造中的科学应用[J].产业创新研究，2021（4）：24-26.
[2]肖德轩，李香敏.模具设计制造中智能化技术的应用[J].军民两用技术与产品，2017（24）：131.
关键词：模具设计制造;智能化技术;CAD/CAM
智能化发展成为各个行业改革转型的重点方向，在模具设计制造领域，其智能化发展直观体现在先进技术的融合与合理应用上，在降低设计难度、提高模具质量、提升设计制造效率方面发挥出重要作用。为促进智能化技术在模具设计制造中得到更深入的应用，需要对有关经验进行总结。
一、模具设计的智能化概述
模具是工业生产中的一个专有概念，是指运用金属、工程塑料、橡胶等工业原材料，按照工业生产的需要，以锻压成型、冲压、压铸、注塑、挤出等方法制出各种模子和工具。究其本质，模具其实就是用来成型物品的工具。智能设计是指应用现代信息技术，采用计算机模拟人类的思维活动，提高计算机的智能水平，从而使计算机能够更多、更好地承担设计过程中各种复杂的任务，成为设计人员的重要辅助工具。模具设计智能化，是指综合运用计算机技术和仿生技术等模拟人类思维活动，进行模具设计的一种设计趋势。模具设计智能化最理想化的境界是完全由智能设备进行设计，无须人工参与。在目前技术背景下，模具智能化设计很难做到全部人工智能，模具设计的大部分工序流程或某些核心流程智能技术已经能够完成，但对一些特别的模具设计流程和技术，智能技术智只能起到辅助的效果，核心内容仍需人工完成。
二、模具设计制造中智能化技术的应用现状
2.1智能化技术应用现状
国内智能化模具设计制造产品在模具总量中的占比约为30%，相较于发达国家来说，模具设计制造的智能化程度还有待提升。目前行业将智能化发展作为中长期目标，随着更多智能化技术的融入，智能化模具占总产品的比例有望超过50%。模具设计制造服务于现代工业、制造业的生产，相关行业对产品、技术、工艺质量要求不断严格，也促使模具设计制造业朝向精细化、标准化发展，在生产成本、周期、模具质量方面有更优的表现。据统计，设计制造过程中科学应用智能化技术，可使模具生产周期缩短1/4左右，同时提高产品性能。
2.2在冷冲压模具中的应用
目前应用于模具设计制造中的智能化技术主要为CAD和CAM技术，其在冷冲压模具中的应用范围涵盖工艺分析、结构分析、资料库搭建、智能系统管理等。技术应用过程中，将原始图纸及有关参数导入到系统中，自动完成工艺分析，并辅助设计人员进行方案确认，然后利用电子技术进行设计参数计算和误差调节，经智能化技术图形处理后，给出标准化的制造程序，进入生产过程。以汽车模具的生产为例，CAD、CAM等智能化技术在汽车模具设计制造中的使用时间较长，目前已经积累大量技术应用经验，有资料表明，在汽车车身结构设计中应用CAD技术，可缩短设计制造周期50%左右。
三、模具设计制造中智能化技术分析
3.1产品设计建模过程中的相关技术
随着科技的发展，产品可以实现智能化建模，也就是通过计算机技术来对产品进行系统的分析和设计，最终获得设计结果。CAD技术是所有模具建模过程中的一项重要技术，同时也是促进模具设计制造智能化发展的关键技术，它能够有效的连接各个环节的内容，同时也是模具设计过程中信息传递的基础。目前，模具建模过程正在向特征模型发展，即通过定义所生产产品的某一项使用意义，这项技术主要是将几何模型与非几何的相关工艺技术融为一体，通过系统来进行抽取和识别工作。这个过程中是需要一个重要的因素，即专家数据库。它可以在建模过程中通过与专家数据库中的经验和设计相关知识进行比较，进而实现模具的智能化设计，这也从侧面体现出了模具设计智能化中技术集成作用。
3.2模具设计制造中的集成化技术
在竞争日益激烈的模具市场中，若想保持足够的发展动力就必须能够快速有效的生成出高质量和低成本的产品。在模具的制造中，其途径是多种多样的，因此若要以最科学合理的方案实现目标就必须对其设计工艺进行合理的评估工作，进而选择一个最佳方案。因此，选择一个科学合理的评价结构是实现集成化技术的前提。通常所用的评价方法主要有经验法、规则推理法、優选方法等。这些方法都具有一定的主观因素，因此并不能作为科学化的评价方法。必须及时研究其相关问题并建立一个科学合理化的评价体系。目前，商业化的CAD/CAM技术仍不能体现出全方位的集成技术，而CAD设计系统也未能体现出CAM系统所强调的加强工艺，虽然已经有计算机图形技术可以实现这一过程，但是效果未能达到最佳状态，因此必须加强对此方面技术的开发与研究。
四、模具智能化给模具技术带来的挑战
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4模具成形基础理论方面的挑战
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。
4.5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。
结语：
由于市场竞争日益激烈，对模具产品的需求也越来越多样化，这就导致了产品升级换代迅速的特点。因此，必须积极研究模具设计与制造中的智能技术，推动模具设计与制造的改革与发展，为其提供取之不尽的动力。最后，为模具设计制造提供质量保证，缩短模具设计制造时间，降低模具生产成本，为企业提供更好的效益。
参考文献
[1]连峻.探索智能化技术在模具设计制造中的科学应用[J].产业创新研究，2021（4）：24-26.
[2]肖德轩，李香敏.模具设计制造中智能化技术的应用[J].军民两用技术与产品，2017（24）：131.