对中小生产企业来说，采用数字化快速成形技术可提高生产效率，减少冲压模具生产制造成本，同时建立了自动上下料、模具库智能换装、模具组合调试等多项平台，为冲压模具制造业提供了先进的技术支撑。未来，数控冲压模具将成为行业的主流趋势，单元冲压模具快速成形也会是一种更加先进的科技。

    1 冲压模具

    冲压模具是在冷冲压加工中，将材料加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具或冷冲模。随着工业控制技术快速发展，传统工业控制模式得到了优化升级，新型控制系统成为控制体系的操控平台。例如，橡胶塑料工业模具采用数字化技术，可对原材料进行深度加工处理，确保成形模具产品符合性能标准要求，实现了模具结构层次的综合化升级。

    2 冲压模具数字化发展

    数字控制器是现代控制系统的核心装置，用其建立多功能控制方案具有可行性特点，改变了现代工业控制系统的可利用标准。“数字化”是冲压模具发展的必然趋势，利用数字化编码取代人工编码操作，为冲压模具生产提供科学的指导。例如，数字化编码钣件成形中，可利用数字系统将钣件形状分割为不同的图像，利用这些简单元素执行数字合成，最后组合成为所需的图形。将被加工钣金件看成一个可被分割的平面图形，对分割出来的简单图形元素进行数字化处理，即按其方位进行定位编码。

    3 数控单元冲压模具快速成形技术

    3.1 结构设计

    快速成形模具机构示意图如图1所示，上模为凸模机构，光电头安装在上模板下方以检测凸模的起落；坯料的装夹要根据不同的需要进行设计；料板由步进电机控制丝杠分X，Y方向驱动；下模为凹模机构，直接安装在工作台上。

    图1 快速成形模具机构图

    3.2 系统设计

    （1）电机驱动

    数字控制是利用数字概念建立的新型控制平台，从多元化控制角度出发，对数字模具结构进行升级改造，利用数字语言、数字系统、数字平台等完成的控制，本质上是借助计算机平台的数字控制体系。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，可分为永磁式、反应式、混合式等3种，根据实际需要进行选择。一般来说，冲压模具要考虑各种因素产生的能耗问题，以及电机运转承受的力学荷载，从而提高系统功能模式的运行效率，这些都是体现快速成形技术的标准要求。

（2）硬件设计

    若按照线性控制、非线性空等方式进行划分，数字控制也属于非线性控制范畴，作为其中比较典型的控制算法。另一方面，数字控制与智能控制也是相辅相成的，根据用户具体操作要求提供数字化平台，借助数字控制层结构执行相应的动作命令，逐渐体现了数字控制系统的功能优势。数控单元冲模是安装在曲轴式压力机上的，首先要确定零点以及各工位点的位置；其次在上冲模往复动作的启停间被加工件的按编码所得的X，Y方向快速进给送料运动以及这两个动作的协调。

    （3）软件设计

    数字冲压模具采用多元化控制中心层，按照数字控制理论要求建立数字处理平台，并且对原始数据提供转换服务，按照生产使用标准进行数字化转变。同时，数字模具对整个数字系统具有主导型作用，任何一个数字系统都必须按照控制器分布情况进行设置，才能在相对稳定的数字条件下进行转换，这样就能体现出数字控制系统的可利用性能。整个系统由上位机来管理，系统软件语言采用Visual Basic 6.0编制其集成开发环境（IDE）集设计、修改、调试、生成等功能于一体，人机交互界面十分友好。

    4 数控单元冲模功能实现

    由于工业生产技术快速发展，冲压模具技术受到行业的普遍关注，成为现代工业自动化升级的技术支撑。冲压模具数字化快速成形技术中，以数控单元冲模系统为中心，设置了多个可操控的功能模块，进一步提高了模具数字化水平。基于上述系统设计，数控单元冲模的具体功能如图2所示。

   图2 数控单元冲模功能

    4.1 编辑模块

    用来完成用户对所设定的参数组进行操作的程序的编辑、修改、生成。冲压模数字成形技术中，要对原始数据进行自动化处理，利用编辑模块完成各类数据处理工作，提高了数据编辑流程的智能化水平。编辑模块主要针对模具参数进行设置，由计算机软件进行模拟调试，确定参数符合制造标准后正式投入运行。

    4.2 参数模块

    参数设定模块将输入的参数组制成数据表，送入数据库以备程序的调用。随着橡塑模具普及应用，企业生产加工工艺流程也在不断调整，从而满足市场对模具装备的使用需求。冲压模具数字化改造中，数控单元冲模系统设定参数模块，主要是根据不同模具实施参数设置，制定更加稳定的模具生产方式。

    4.3 管理模块

    运行管理模块负责程序的运行、中断，对生产流程实施标准化管理，避免数控冲模生产发生异常情况。冲压模具快速成形是一种新技术，实际操控要符合工艺条件要求，考虑冲压装备工作性能状态，否则冲压过载会影响到产品质量，对冲压设备也有明显的损坏。管理模块可实现自动化操控，减小冲压操作故障的发生率。

    4.4 通信模块

    通信模块负责上、下位机之间的通信管理，就是将控制程序段及调用的参数组使用MSCOMM控件，通过RS232串行口送入单片机使单片机执行控制工作。工业化生产调度需依赖于通信系统，借助通信模块实现信号传递与控制，建立更加稳定的通信传输模块，为冲压模具设备运行及控制提供指令参数。

    4.5 查询模块

    为用户提供查询平台，主要对已存文件的查看与调用，提高了冲压模具数控单元操控效率。基于新工业科技时代，橡塑冲压模具技术成为生产主流趋势，各种型号模具需建立专项数据库系统作为查询平台，及时掌握橡塑模具相关的数据信息。查询模块扩数据的可查询空间，及时提供准确的模具生产数据。

    5 结论

    冲压模具数字化快速成形是一种先进技术，能够为模具生产制造提供更多先进的工艺平台。从使用情况看，数字化技术采用多种科技为基础，不断演变为更深层次的控制模式，利用数控技术、模拟技术、伺服技术等，共同构建为多样式的数控系统单元，促使了冲压模具数字化快速成形技术研制成功。数控单元冲压模具设置编辑、参数、管理、通信、查询等功能模块，满足了快速成型技术应用与控制要求，提高了模具生产操控水平。