設計制造的幾種優化方法

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周期的關鍵之一。 模塊化設計是利用產品零部件在結構和功能上的相似性，實現產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的功能、性能和成本。 每一類產品的模塊劃分都必須經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定義模塊的兩個變量參數 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 模塊庫管理系統開發

系統通過結構選擇推理和模塊自動建模兩個推理實現模塊確定。 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。 這種方法實現了模塊“可塑性”的目標。 在結構選擇推理中，系統接受用戶輸入的模塊名稱、函數參數和結構參數，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、精度、材料特性和裝配關系的定義。 在自動建模推理中，系統利用輸入的尺寸參數、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的二次開發工具Pro/TOOLKIT開發的。 調用模塊即可快速完成模具設計。 應用該系統后，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生的脫碳層，則在模熱處理過程中可能會產生不均勻的硬化層，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。 現象會降低模具的使用壽命，選擇合適的磨削工藝參數，減少局部發熱，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，放電區的電流密度很高，會產生大量的熱量。 模具加工區溫度高達10000℃。 由于溫度高，熱影響區的金相組織會發生變化，模具表層會發生變化。 由于高溫而發生熔化，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，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定異常層并防止微裂紋擴展。