模具設(shè)計(jì)制造的一些優(yōu)化方法

一、模具的模塊化方法

    縮短設(shè)計(jì)周期并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開(kāi)發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計(jì)就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實(shí)踐表明，模塊化設(shè)計(jì)能有效減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計(jì)中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法。

模具模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)施：

1、建立模塊庫(kù)

    模塊庫(kù)的建立有三個(gè)步驟:模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標(biāo)準(zhǔn)零件是模塊的特例，存在于模塊庫(kù)中。標(biāo)準(zhǔn)零件的定義只需進(jìn)行后兩步驟。模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的第一步。模塊劃分是否合理，直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本。每一類(lèi)產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過(guò)技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。對(duì)于模具而言，功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化，因而它可以包含功能模塊;而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定，因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。模塊設(shè)計(jì)完成后，在Pro/E的零件/裝配(Part/Assembly)空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型，運(yùn)用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項(xiàng)可變參數(shù):可變尺寸與裝配關(guān)系，形成用戶自定義特征(User Defined Features,UDFs)。生成用戶自定義特征文件(以gph為后綴的文件)后按分組技術(shù)取名存儲(chǔ)，即完成模塊庫(kù)的建立。

2、模塊庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

    系統(tǒng)通過(guò)兩次推理，結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動(dòng)建模，實(shí)現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結(jié)構(gòu)，第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過(guò)這種途徑實(shí)現(xiàn)模塊 "可塑性"目標(biāo)。在結(jié)構(gòu)選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱(chēng)、功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行推理，在模塊庫(kù)中求得適用模塊的名稱(chēng)。

    如果不滿意該結(jié)果，用戶可指定模塊名稱(chēng).在這一步所得到的模塊仍是不確定的，它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。在自動(dòng)建模推理中，系統(tǒng)利用輸人的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征與裝配關(guān)系定義，驅(qū)動(dòng)用戶自定義特征模型，動(dòng)態(tài)地、自動(dòng)地將模塊特征模型構(gòu)造出來(lái)并自動(dòng)裝配。自動(dòng)建模函數(shù)運(yùn)用C語(yǔ)言與Pro/E的二次開(kāi)發(fā)工具Pro/TOOLKIT開(kāi)發(fā)而成。通過(guò)模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計(jì)。應(yīng)用此系統(tǒng)后模具設(shè)計(jì)周期明顯縮短。由于在模塊設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真考慮了模塊的質(zhì)量，因而對(duì)模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)保證作用。模塊庫(kù)中存放的是相互獨(dú)立的UDFs文件，因此本系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性。

二、模具制造過(guò)程中的缺陷及防止措施

1、鍛造加工

    高碳、高合金鋼，例如Cr12MoV、W18Cr4V等，廣泛用于制造模具。但這類(lèi)鋼不同程度的存在成分偏析、碳化物粗大不均勻、組織不均勻等缺陷。選用高碳、高合金鋼制造模具，必須采用合理的鍛造工藝來(lái)成形模塊毛坯，這樣一方面可使鋼材達(dá)到模塊毛坯的尺寸和規(guī)格，一方面可改善鋼的組織和性能。另外高碳、高合金的模具鋼導(dǎo)熱性較差，加熱速度不能太快，且加熱要均勻，在鍛造溫度范圍內(nèi)，應(yīng)采用合理的鍛造比。

2、切削加工

    模具的切削加工應(yīng)嚴(yán)格保證尺寸過(guò)渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處應(yīng)光滑。如果模具的切削加工質(zhì)量較差，就可能在以下3個(gè)方面造成模具損,1)由于切削加工不恰當(dāng)，造成的尖銳轉(zhuǎn)角或圓角半徑過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致模具在工作時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。2)切削加工后的表面太粗糙，就有可能存在刀痕、裂口、切口等缺陷，它們既是應(yīng)力集中點(diǎn)，又是裂紋、疲芳裂紋或熱疲勞裂紋的萌生地。3)切削加工沒(méi)能完全、均勻地切除模具毛壞在軋制或鍛造時(shí)產(chǎn)生的脫碳層，就可能在模具熱處理時(shí)產(chǎn)生不均勻的硬化層，導(dǎo)致耐磨性下降。

3、磨削加工

    模具在火、回火后一般要進(jìn)行磨削加工，以降低表面粗糙度值。由于磨削速度過(guò)大、砂輪粒度過(guò)細(xì)或冷卻條件較差等因素的影響，引起的模具表層局部過(guò)熱，造成局部顯微組織變化，或引起表面軟化，硬度降低，或產(chǎn)生較高的殘余拉應(yīng)力等現(xiàn)象，都會(huì)降低模具的使用壽命選擇適當(dāng)?shù)哪ハ鞴に噮?shù)減少局部發(fā)熱，磨削后在可能的條件下進(jìn)行去應(yīng)力處理，就可有效地防止磨削裂紋的產(chǎn)生。防止磨削過(guò)熱和磨削裂紋的措施較多，例如:采用切削力強(qiáng)的粗顆粒砂輪或粘結(jié)性較差的砂輪，減少模具的磨削進(jìn)給量;選用合適的冷卻劑;磨削加工后250一300℃的回火消除磨削應(yīng)力等 。

4、電火花加工

    應(yīng)用電火花工藝加工模具時(shí)，放電區(qū)的電流密度很大，產(chǎn)生大量的熱，模具被加工區(qū)域的溫度高達(dá)10000℃左右，由于溫度高，熱影響區(qū)的金相組織必將發(fā)生變化，模具表層由于高溫而發(fā)生熔化，然后急冷，很快凝固，形成再凝固層。在顯微鏡下可看到，再凝固層呈白亮色，內(nèi)部有較多顯微裂紋。為了延長(zhǎng)模具壽命可以采用以下措施:調(diào)整電火花加工參數(shù)用電解法或機(jī)械研磨法研磨電火花加工后的表面，除去異常層中的白亮層，尤其是要除去顯微裂紋。在電火花加工后安排一次低溫回火，使異常層穩(wěn)定化，阻止顯微裂紋擴(kuò)展。

    根據(jù)上文中所述方法可縮短開(kāi)發(fā)周期和有效地防止模具制造缺陷，提高模具制造質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。

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