模具設計制造的兩種常見優(yōu)化方法

　　一、模具的模塊化設計　　縮短設計周期并提高設計質(zhì)量是縮短整個模具開發(fā)周期的關鍵之一。模塊化設計就是利用產(chǎn)品零部件在結構及功能上的相似性，而實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化與組合化。大量實踐表明，模塊化設計能有效減少產(chǎn)品設計時間并提高設計質(zhì)量。因此本文探索在模具設計中運用模塊化設計方法。

　　模具模塊化設計的實施

。　　1.建立模塊庫　　模塊庫的建立有三個步驟:模塊劃分、構造特征模型和用戶自定義特征的生成。標準零件是模塊的特例，存在于模塊庫中。標準零件的定義只需進行后兩步驟。模塊劃分是模塊化設計的第一步。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。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術調(diào)研并反復論證才能得出劃分結果。對于模具而言，功能模塊與結構模塊是互相包容的。結構模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結構變化，因而它可以包含功能模塊;而功能模塊的局部結構可能較固定，因而它可以包含結構模塊。模塊設計完成后，在Pro/E的零件/裝配(Part/Assembly)空間中手工建構所需模塊的特征模型，運用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項可變參數(shù):可變尺寸與裝配關系，形成用戶自定義特征(User DefinedFeatures,UDFs)。生成用戶自定義特征文件(以gph為后綴的文件)后按分組技術取名存儲，即完成模塊庫的建立。

　　2.模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)　　系統(tǒng)通過兩次推理，結構選擇推理與模塊的自動建模，實現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結構，第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過這種途徑實現(xiàn)模塊"可塑性"目標。在結構選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱、功能參數(shù)和結構參數(shù)，進行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱。

　　如果不滿意該結果，用戶可指定模塊名稱.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、材料特征及裝配關系的定義。在自動建模推理中，系統(tǒng)利用輸人的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征與裝配關系定義，驅(qū)動用戶自定義特征模型，動態(tài)地、自動地將模塊特征模型構造出來并自動裝配。自動建模函數(shù)運用C語言與Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)而成。通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設計。應用此系統(tǒng)后模具設計周期明顯縮短。由于在模塊設計時認真考慮了模塊的質(zhì)量，因而對模具的質(zhì)量起基礎保證作用。模塊庫中存放的是相互獨立的UDFs文件，因此本系統(tǒng)具有可擴充性。

　　二、模具制造過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成形模塊毛坯，這樣一方面可使鋼材達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)，應采用合理的鍛造比。

　　2.切削加工

　　模具的切削加工應嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線相接處應光滑。如果模具的切削加工質(zhì)量較差，就可能在以下3個方面造成模具損,1)由于切削加工不恰當，造成的尖銳轉(zhuǎn)角或圓角半徑過小，會導致模具在工作時產(chǎn)生嚴重的應力集中。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，它們既是應力集中點，又是裂紋、疲芳裂紋或熱疲勞裂紋的萌生地。3)切削加工沒能完全、均勻地切除模具毛壞在軋制或鍛造時產(chǎn)生的脫碳層，就可能在模具熱處理時產(chǎn)生不均勻的硬化層，導致耐磨性下降。

　　3.磨削加工

　　模具在淬火、回火后一般要進行磨削加工，以降低表面粗糙度值。由于磨削速度過大、砂輪粒度過細或冷卻條件較差等因素的影響，引起的模具表層局部過熱，造成局部顯微組織變化，或引起表面軟化，硬度降低，或產(chǎn)生較高的殘余拉應力等現(xiàn)象，都會降低模具的使用壽命選擇適當?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行去應力處理，就可有效地防止磨削裂紋的產(chǎn)生。防止磨削過熱和磨削裂紋的措施較多，例如:采用切削力強的粗顆粒砂輪或粘結性較差的砂輪，減少模具的磨削進給量;選用合適的冷卻劑;磨削加工后250一300℃的回火消除磨削應力等。

　　4.電火花加工

　　應用電火花工藝加工模具時，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，阻止顯微裂紋擴展。

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