設(shè)計(jì)制造的幾種優(yōu)化方法
1 模具模塊化方法
縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。 模塊化設(shè)計(jì)是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)和功能上的相似性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和組合化。 大量實(shí)踐表明，模塊化設(shè)計(jì)可以有效減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。 因此，本文探討了模塊化設(shè)計(jì)方法在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
實(shí)施模具模塊化設(shè)計(jì)
1.1 構(gòu)建模塊庫(kù)
模塊庫(kù)的建立分為模塊劃分、特征模型構(gòu)建和用戶自定義特征生成三個(gè)步驟。 標(biāo)準(zhǔn)件是模塊的特例，存在于模塊庫(kù)中。 標(biāo)準(zhǔn)件的定義只需要經(jīng)過最后兩步。 模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的第一步。 模塊劃分是否合理，將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(shù)研究和反復(fù)論證，才能得出劃分結(jié)果。 對(duì)于模具來說，功能模塊和結(jié)構(gòu)模塊是相互包容的。 結(jié)構(gòu)模塊可以在局部有較大的結(jié)構(gòu)變化，因此可以包含功能模塊； 而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能相對(duì)固定，因此可以包含結(jié)構(gòu)模塊。 模塊設(shè)計(jì)完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手動(dòng)構(gòu)建所需模塊的特征模型，并使用Pro/E的用戶自定義特征函數(shù)定義模塊的兩個(gè)變量參數(shù) module：改變大小和裝配關(guān)系，形成用戶定義的特征（UDF）。 生成用戶自定義特征文件（后綴為gph的文件）后，按照分組技術(shù)命名存儲(chǔ)，模塊庫(kù)建立完成。
1.2 模塊庫(kù)管理系統(tǒng)開發(fā)
系統(tǒng)通過結(jié)構(gòu)選擇推理和模塊自動(dòng)建模兩個(gè)推理實(shí)現(xiàn)模塊確定。 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了模塊的所有參數(shù)。 這種方法實(shí)現(xiàn)了模塊“可塑性”的目標(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、函數(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行推理，在模塊庫(kù)中找到適用的模塊名稱。
如果結(jié)果不滿意，用戶可以指定模塊名稱。 這一步得到的模塊還是不確定的，缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特性和裝配關(guān)系的定義。 在自動(dòng)建模推理中，系統(tǒng)利用輸入的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征和裝配關(guān)系定義來驅(qū)動(dòng)用戶自定義特征模型，動(dòng)態(tài)自動(dòng)構(gòu)建模塊特征模型并自動(dòng)裝配。 自動(dòng)建模功能是使用C語言和Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)的。 調(diào)用模塊即可快速完成模具設(shè)計(jì)。 應(yīng)用該系統(tǒng)后，模具設(shè)計(jì)周期明顯縮短。 由于模組的質(zhì)量在模組的設(shè)計(jì)中被認(rèn)真考慮，對(duì)保證模具的質(zhì)量起著基礎(chǔ)性的作用。 模塊庫(kù)中存儲(chǔ)了相互獨(dú)立的UDFs文件，系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。
2 模具制造過程中的缺陷及預(yù)防措施
2.1 鍛造工藝
高碳高合金鋼，如Cr12MoV、W18Cr4V等，廣泛用于模具制造。 但這類鋼不同程度地存在成分偏析、碳化物粗大不均勻、組織不均勻等缺陷。 在使用高碳高合金鋼制作模具時(shí)，必須采用合理的鍛造工藝來形成模塊毛坯，一方面使鋼材達(dá)到模塊毛坯的尺寸和規(guī)格，另一方面 另一方面，可以改善鋼材的組織和性能。 另外，高碳、高合金模具鋼導(dǎo)熱性差，加熱速度不宜過快，加熱要均勻。 在鍛造溫度范圍內(nèi)，應(yīng)采用合理的鍛造比。
2.2 機(jī)加工
模具的切削加工應(yīng)嚴(yán)格保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線的交界處應(yīng)光滑。 如果模具的切割質(zhì)量不好，可能會(huì)造成以下三個(gè)方面的模具損壞。 1）由于切割不當(dāng)，尖角或r圓角半徑過小，模具工作時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。 2）如果切割后的表面過于粗糙，可能會(huì)出現(xiàn)刀痕、裂紋、割傷等缺陷。 它們不僅是應(yīng)力集中點(diǎn)，還是裂紋、疲勞裂紋或熱疲勞裂紋的萌生點(diǎn)。 3）如果切削加工不能完全均勻地去除軋制或鍛造時(shí)模毛損傷產(chǎn)生的脫碳層，則在模熱處理過程中可能會(huì)產(chǎn)生不均勻的硬化層，導(dǎo)致耐磨性下降。
2.3 研磨
模具燒成回火后，一般需要進(jìn)行磨削，以降低表面粗糙度值。 由于磨削速度過快、砂輪磨粒過細(xì)或冷卻條件不良等因素的影響，模具表面局部過熱會(huì)引起局部組織變化，或引起表面軟化、硬度降低，或殘余拉應(yīng)力偏高等。 現(xiàn)象會(huì)降低模具的使用壽命，選擇合適的磨削工藝參數(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，可有效防止磨削裂紋的產(chǎn)生。 防止磨削過熱和磨削裂紋的措施很多，如：選用切削力大的粗粒度砂輪或結(jié)合劑不良的砂輪，降低模具的磨削進(jìn)給量； 選擇合適的冷卻液； 磨削 經(jīng)250-300℃回火消除磨削應(yīng)力等。
2.4電火花加工
模具在電火花加工過程中，放電區(qū)的電流密度很高，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。 模具加工區(qū)溫度高達(dá)10000℃。 由于溫度高，熱影響區(qū)的金相組織會(huì)發(fā)生變化，模具表層會(huì)發(fā)生變化。 由于高溫而發(fā)生熔化，然后淬火并迅速凝固，形成再凝固層。 顯微鏡下可見再凝固層潔白光亮，內(nèi)部有許多微觀裂紋。 為延長(zhǎng)模具壽命，可采取以下措施：調(diào)整電火花加工參數(shù)，電火花加工后采用電解或機(jī)械研磨對(duì)表面進(jìn)行研磨，去除異常層中的白亮層，特別是去除微裂紋 . EDM 后安排低溫回火以穩(wěn)定異常層并防止微裂紋擴(kuò)展。
