建筑模具制造技術(shù)特點探討

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　一、模具制造技術(shù)的性質(zhì)和特點

　　模具的制造和使用方式形式多樣，技術(shù)含量高，生產(chǎn)工藝獨特，所牽系的生產(chǎn)要素多，應(yīng)用范圍廣等幾方面。除此之外，模具制造技術(shù)對生產(chǎn)者的業(yè)務(wù)能力和職業(yè)素質(zhì)都有很高的要求。模具制造技術(shù)具有以下兩個方面的原因特點：一，模具是單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，即模具是根據(jù)成品之間的結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行和制造的專用成型工具；二，模具制造的關(guān)鍵主要是制造凸模、凹模及相關(guān)成型零件的專門工藝，以及模具制造工藝過程的優(yōu)化設(shè)計與高度節(jié)約問題。

　　二、模具設(shè)計，加工的幾種技術(shù)

　　1.高速加工技術(shù)

　　高速加工概念起源于德國切削物理學(xué)家CarlSalomon，他認(rèn)為在常規(guī)切削范圍內(nèi)切削溫度隨著切削速度的增大而升高，當(dāng)切削速度達(dá)到臨界切削速度后，切削速度再增大，切削溫度反而下降，從而大大地減少加工時間，成倍地提高機(jī)床的生產(chǎn)率。高速加工的特點及在模具工業(yè)中的應(yīng)用：

　　加工效率高由于切削速度高，進(jìn)給速度一般也提高5-l0倍，這樣，單位時間材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高；切削力小高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，減少了切屑與刀具前面的摩擦，從而使切削力大大降低；熱變形小高速加工過程中，由于極高的進(jìn)給速度，95%的切削熱被切屑帶走，工件基本保持冷態(tài)，這樣零件不會由于溫升而導(dǎo)致變形；加工精度高高速加工機(jī)床激振頻率很高，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“機(jī)床-刀具-工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，這使得零件幾乎處于“無振動”狀態(tài)加工，同時在高速加工速度下，積屑瘤、表面殘余應(yīng)力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面幾乎可與磨削相比。

　　另外，簡化工藝流程由于高速銑削的表面質(zhì)量可達(dá)磨削加工的效果，因此有些場合高速加工可作為零件的精加工工序，從而簡化了工藝流程，縮短了零件加工時間。高速加工是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工精度為主要特征的加工技術(shù)。其工件熱變形小，加工精度高，表面質(zhì)量好；非常適合模具加工中的薄壁、剛性較差、容易產(chǎn)生熱變形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特別是硬度在HRC46～60范圍內(nèi)的材料。

　　2.逆向工程技術(shù)

　　按照傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程，開發(fā)過程是市場調(diào)研一概念設(shè)計一總體設(shè)計一詳細(xì)設(shè)計一制定工藝流程一設(shè)計工裝夾具一加工、檢驗、裝配及性能測試一完成產(chǎn)品。即從“設(shè)計思路一產(chǎn)品”的產(chǎn)品設(shè)計過程，這被稱為正向工程或順向工程。模具工業(yè)中的逆向T程應(yīng)用大致可分為以下幾種情況：

　　在沒有設(shè)計圖樣以及設(shè)計圖樣不完整或沒有CAD模型的情況下，在對零件原型進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上形成零件的設(shè)計圖樣或CAD模型；某些難以直接用計算機(jī)進(jìn)行三維幾何設(shè)計的物體，目前常用黏土、本材或泡沫塑料進(jìn)行初始外形設(shè)計，再通過逆向工程將實物模型轉(zhuǎn)化為三維CAD模型；人們經(jīng)常需要對已有的產(chǎn)品進(jìn)行局部修改。原始設(shè)計沒有三維cAD摸的情況r，應(yīng)用逆向工程技術(shù)建立CAD模型，再對CAD模型進(jìn)行修改，這將大火縮短產(chǎn)品改型周期，提高生產(chǎn)效率。

　　三、CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用

　　模具設(shè)計是隨工業(yè)產(chǎn)品零件的形狀、尺寸與尺寸精度、表面質(zhì)量要求以及其成型工藝條件的變化而變化的，所以每副模具都必須進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計。模具設(shè)計的內(nèi)容包括產(chǎn)品零件成型工藝優(yōu)化設(shè)計與力學(xué)計算和尺寸與尺寸精度確定與設(shè)計等，因此，模具設(shè)計常分為制件工藝分析與設(shè)計、模具總體方案設(shè)計、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工圖設(shè)計四個階段。CAD/CAE，計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助工程，它包括概念設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、計算機(jī)仿真、計算機(jī)輔助繪圖和計算機(jī)輔助設(shè)計過程管理等。應(yīng)用CAD技術(shù)可以設(shè)計出產(chǎn)品的大體結(jié)構(gòu)，再通過CAE技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、可行性評估和優(yōu)化設(shè)計。采用模具CAD/CAE集成技術(shù)后，制件一般不需要再進(jìn)行原型試驗，采用幾何造型技術(shù)，制件的形狀能精確、逼真地顯示在計算機(jī)屏幕上，有限元分析程序可以對其力學(xué)性能進(jìn)行檢測。借助于計算機(jī)，自動繪圖代替了人工繪圖，自動檢索代替了手冊查閱，快速分析代替了手工計算，使模具設(shè)計師能從繁瑣的繪圖和計算中解放出來，集中精力從事諸如方案構(gòu)思和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作。在模具投產(chǎn)之前，CAE軟件可以預(yù)測模具結(jié)構(gòu)有關(guān)參數(shù)的正確性。

　　目前，世界上大型的CAD/CAE軟件系統(tǒng)，如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等，都提供了有關(guān)產(chǎn)品早期設(shè)計的系統(tǒng)模塊，我們稱之為工業(yè)設(shè)計模塊或概念設(shè)計模塊。例如，Pro/ENGINEER就包含一個工業(yè)設(shè)計模塊--ProDesign，用于支持自上而下的投影設(shè)計，以及在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計中所包含的許多復(fù)雜任務(wù)的自動設(shè)計。此模塊工具包括概念設(shè)計的二維非參數(shù)化的裝配布局編輯器。這些系統(tǒng)模塊的應(yīng)用大大減少了設(shè)計師的工作量，節(jié)約了工作時間，提高了工作效率，使設(shè)計師把更多的精力用在新產(chǎn)品的開發(fā)及創(chuàng)新上。

　　四、結(jié)束語

　　隨著時代的發(fā)展，模具制造業(yè)全球化是發(fā)展的必然趨勢，其競爭不斷加劇，使當(dāng)前模具制造業(yè)面臨極大的挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)主要來源于市場和技術(shù)兩大方面。每個技術(shù)單元同時面向市場和合作伙伴，必須靈活地進(jìn)行重組和集成，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)。高速切削、逆向工程、快速成形技術(shù)與CAD/CAE/CAM/RP虛擬環(huán)境的集成可使設(shè)計概念轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的時間縮短幾倍乃至幾十倍，構(gòu)成一個快速產(chǎn)品開發(fā)及其模具制造的綜合系統(tǒng)，可以實現(xiàn)從產(chǎn)品的設(shè)計、分析、加工到管理的靈活經(jīng)濟(jì)的組織方式，應(yīng)用CAD/CAE技術(shù)，推動模具制造技術(shù)快速發(fā)展。

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