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模具制造方法的討論

 
一、模具的模塊化方法
  縮短設計周期并提高設計質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開(kāi)發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設計就是利用產(chǎn)品零部件在結構及功能上的相似性,而實(shí)現產(chǎn)品的標準化與組合化。大量實(shí)踐表明,模塊化設計能有效減少產(chǎn)品設計時(shí)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(shí)施:
  1、建立模塊庫
  模塊庫的建立有三個(gè)步驟:模塊劃分、構造特征模型和用戶(hù)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(jìn)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/裝配空間中手工建構所需模塊的特征模型,運用Pro/E的用戶(hù)自定義特征功能,定義模塊的兩項可變參數:可變尺寸與裝配關(guān)系,形成用戶(hù)自定義特征。生成用戶(hù)自定義特征文件后按分組技術(shù)取名存儲,即完成模塊庫的建立。
  2、模塊庫管理系統開(kāi)發(fā)
  系統通過(guò)兩次推理,結構選擇推理與模塊的自動(dòng)建模,實(shí)現模塊的確定。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。通過(guò)這種途徑實(shí)現模塊 "可塑性"目標。在結構選擇推理中,系統接受用戶(hù)輸入的模塊名稱(chēng)、功能參數和結構參數,進(jìn)行推理,在模塊庫中求得適用模塊的名稱(chēng)。
  如果不滿(mǎn)意該結果,用戶(hù)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、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。在自動(dòng)建模推理中,系統利用輸人的尺寸參數、精度特征、材料特征與裝配關(guān)系定義,驅動(dòng)用戶(hù)自定義特征模型,動(dòng)態(tài)地、自動(dòng)地將模塊特征模型構造出來(lái)并自動(dòng)裝配。自動(dòng)建模函數運用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)模塊的調用可迅速完成模具設計。應用此系統后模具設計周期明顯縮短。由于在模塊設計時(shí)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,因此本系統具有可擴充性。
二、模具制造過(guò)程中的缺陷及防止措施
  1、鍛、鑄造加工
  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到模塊毛坯的尺寸和規格,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,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(guò)渡處的圓角半徑,圓弧與直線(xiàn)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(gè)方面造成模具損,1)由于切削加工不恰當,造成的尖銳轉角或圓角半徑過(guò)小,會(huì )導致模具在工作時(shí)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(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,導致耐磨性下降。
  3、數控磨削加工
  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)生較高的殘余拉應力等現象,都會(huì )降低模具的使用壽命選擇適當的磨削工藝參數減少局部發(fā)熱,磨削后在可能的條件下進(jìn)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(guò)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(jìn)給量;選用合適的冷卻劑;磨削加工后250一300℃的回火消除磨削應力等 。
  4、電火花加工
  應用電火花工藝加工模具時(shí),放電區的電流密度很大,產(chǎn)生大量的熱,模具被加工區域的溫度高達10000℃左右,由于溫度高,熱影響區的金相組織必將發(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,內部有較多顯微裂紋。為了延長(cháng)模具壽命可以采用以下措施:調整電火花加工參數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,使異常層穩定化,阻止顯微裂紋擴展。