設計制造的幾種優(yōu)化方法
1 模具模塊化方法
縮短設計周期，提高設計質量是縮短整個模具開發(fā)周期的關鍵之一。 模塊化設計是利用產(chǎn)品零部件在結構和功能上的相似性，實現(xiàn)產(chǎn)品的標準化和組合化。 大量實踐表明，模塊化設計可以有效減少產(chǎn)品設計時間，提高設計質量。 因此，本文探討了模塊化設計方法在模具設計中的應用。
實施模具模塊化設計
1.1 構建模塊庫
模塊庫的建立分為模塊劃分、特征模型構建和用戶自定義特征生成三個步驟。 標準件是模塊的特例，存在于模塊庫中。 標準件的定義只需要經(jīng)過最后兩步。 模塊劃分是模塊化設計的第一步。 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)過技術研究和反復論證，才能得出劃分結果。 對于模具來說，功能模塊和結構模塊是相互包容的。 結構模塊可以在局部有較大的結構變化，因此可以包含功能模塊； 而功能模塊的局部結構可能相對固定，因此可以包含結構模塊。 模塊設計完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手動構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)定義模塊的兩個變量參數(shù) module：改變大小和裝配關系，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，按照分組技術命名存儲，模塊庫建立完成。
1.2 模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)
系統(tǒng)通過結構選擇推理和模塊自動建模兩個推理實現(xiàn)模塊確定。 第一次推理得到模塊的大致結構，第二次推理最終確定了模塊的所有參數(shù)。 這種方法實現(xiàn)了模塊“可塑性”的目標。 在結構選擇推理中，系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱、函數(shù)參數(shù)和結構參數(shù)，進行推理，在模塊庫中找到適用的模塊名稱。
如果結果不滿意，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、材料特性和裝配關系的定義。 在自動建模推理中，系統(tǒng)利用輸入的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征和裝配關系定義來驅動用戶自定義特征模型，動態(tài)自動構建模塊特征模型并自動裝配。 自動建模功能是使用C語言和Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)的。 調用模塊即可快速完成模具設計。 應用該系統(tǒng)后，模具設計周期明顯縮短。 由于模組的質量在模組的設計中被認真考慮，對保證模具的質量起著基礎性的作用。 模塊庫中存儲了相互獨立的UDFs文件，系統(tǒng)具有可擴展性。
2 模具制造過程中的缺陷及預防措施
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，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、高合金模具鋼導熱性差，加熱速度不宜過快，加熱要均勻。 在鍛造溫度范圍內，應采用合理的鍛造比。
2.2 機加工
模具的切削加工應嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑，圓弧與直線的交界處應光滑。 如果模具的切割質量不好，可能會造成以下三個方面的模具損壞。 1）由于切割不當，尖角或r圓角半徑過小，模具工作時會造成嚴重的應力集中。 2）如果切割后的表面過于粗糙，可能會出現(xiàn)刀痕、裂紋、割傷等缺陷。 它們不僅是應力集中點，還是裂紋、疲勞裂紋或熱疲勞裂紋的萌生點。 3）如果切削加工不能完全均勻地去除軋制或鍛造時模毛損傷產(chǎn)生的脫碳層，則在模熱處理過程中可能會產(chǎn)生不均勻的硬化層，導致耐磨性下降。
2.3 研磨
模具燒成回火后，一般需要進行磨削，以降低表面粗糙度值。 由于磨削速度過快、砂輪磨粒過細或冷卻條件不良等因素的影響，模具表面局部過熱會引起局部組織變化，或引起表面軟化、硬度降低，或殘余拉應力偏高等。 現(xiàn)象會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行去應力處理，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合劑不良的砂輪，降低模具的磨削進給量； 選擇合適的冷卻液； 磨削 經(jīng)250-300℃回火消除磨削應力等。
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，會產(chǎn)生大量的熱量。 模具加工區(qū)溫度高達10000℃。 由于溫度高，熱影響區(qū)的金相組織會發(fā)生變化，模具表層會發(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，內部有許多微觀裂紋。 為延長模具壽命，可采取以下措施：調整電火花加工參數(shù)，電火花加工后采用電解或機械研磨對表面進行研磨，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展。
