下面是范文網(wǎng)小編收集的沖壓模具的材料和功能干貨3篇，供大家閱讀。

沖壓模具的材料和功能干貨1

　　前言

　　沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

　　我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在飛行器鈑金件、高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。

　　因此我們在學(xué)習(xí)完《飛機鈑金成形原理和工藝》等模具相關(guān)基礎(chǔ)課程后，安排了模具設(shè)計課程設(shè)計，以幫助我們掌握模具設(shè)計的過程，為以后參加工作打下基礎(chǔ)。

　　設(shè)計內(nèi)容

　　一、零件的工藝性分析

　　圖1 零件圖

　　1）零件的尺寸精度分析 如圖1所示零件圖，該零件外形尺寸為R11，19；內(nèi)孔尺寸為R3，6，均未標(biāo)注公差，公差等級選用IT14級，則用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求。

　　2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件形狀簡單，適合沖裁成形。

　　3）制件材料分析 制件材料為45鋼，抗剪強度為432～549Mpa，抗拉強度為540～685Mpa，伸長率為16%。適合沖壓成形。

　　綜合以上分析，得到最終結(jié)論:該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進行生產(chǎn)。但有幾點應(yīng)注意：

　　1）孔與零件左邊緣最近處僅為2mm，在設(shè)計模具是應(yīng)加以注意。2）制件較小，從安全方面考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健?/p>

　　3）有一定批量，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。

　　二、工藝方案的確定

　　由零件圖可知，該制件需落料和沖孔兩種沖壓工藝，設(shè)計模具時可有以下三種方案：

　　方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔、落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案三：落料和沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一采用單工序模生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件年產(chǎn)20萬件的需求，而且要考慮第二套模具中工序件的定位問題，操作不便。

　　方案二采用級進模生產(chǎn)，可有效地提高生產(chǎn)效率，但連續(xù)模制造和設(shè)計難度大，費用高，用于生產(chǎn)該制件達不到經(jīng)濟性要求。

　　方案三采用復(fù)合模生產(chǎn)，亦有很高的生產(chǎn)效率，復(fù)合模能在壓力機一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔兩道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，能較好的滿足該制件內(nèi)孔與外形同心的要求。

　　通過對比，故采用方案三，比較適合該零件。

　　三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定

（一）模具類型及卸料方式分析

　　因制件材料較薄，為了保證制件的平整度，所以采用正裝式復(fù)合模，即凸凹模安裝在上模，這樣，從模柄中穿入導(dǎo)桿可以直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用彈性卸料板卸料；沖孔凸模與落料凹模安裝于下模，用頂件器帶動卸料板頂出制件。

（二）模具定位方式分析

　　在模具設(shè)計中，拋棄了傳統(tǒng)的銷釘定位，而是把凸凹模和凹模分別在上、下模座定位，上、下模座的定位沉臺在制造時是和導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在一起加工完成的，這樣保證了上、下模工作零件的同軸度，從而達到保證零件尺寸精度的目的。同時沒有使用銷釘，也使模具的維修方便了很多，即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。

　　四、工藝設(shè)計與計算

（一）制件排樣與材料利用率計算

　　采用單排直排有廢料排樣，如圖2所示。

　　由文獻【1】表3-17查得制件間搭邊值a=，側(cè)搭邊值a1=1mm,則送料步距L=19+=；條料寬度B=22+1+1=24；經(jīng)計算制件面積S=，一個步距的材料利用率為：

η=S/(BL)×100%=/(24 ×)×100%=%

　　圖2 排樣圖

　　由文獻【2】表4-1冷軋鋼板的尺寸，選板料規(guī)格為1200mm×600mm×1mm，剪裁條料時采用橫裁法，于是條料尺寸為24mm×600mm。

　　每板條料數(shù)n1=1200/24=50(條)；

　　每條制件數(shù)n2=(×2)/=30(件)； 每塊板制件數(shù)n3= n1×n2=50×30=1500(件)材料總利用率η=1500×/（1200×600）=﹪

（二）沖壓力的計算

　　沖裁力可按以下公式[1]計算：

　　F=KLtτ

　　kp，式中：t—材料厚度（mm）； L—沖裁件周長（mm）；τ已知K=, t=1 mm；查文獻【2】表4-12得τ

　　kp

　　kp

--材料抗剪強度（Mpa）。

　　kp

=432～549，取τ=500；經(jīng)計算得外形周長L1=，內(nèi)孔周長L2=。所以

　　落料沖裁力 F1= KL1tτ沖孔沖裁力 F2= KL2tτ

　　kp

=××500×1= =××500×1= kN

　　kp推件力和卸料力可用以下經(jīng)驗公式[ 1]進行估算：

　　F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—沖裁力；n為同時卡塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)，一般為3～5；K推—推件力系數(shù)；K卸—卸料力系數(shù)。查文獻【1】表3-15得，K推=，K卸=～，所以

　　F卸料=K卸F1=×= kN F推件=nK推F2=5××= kN 由于該制件模具采用彈性卸料裝置，所以總沖壓力的計算公式為： F總= F1+F2+F卸料+F推件=+++= kN(三)初選壓力機

　　根據(jù)總壓力 kN,查文獻【2】表4-33開式壓力機的主要技術(shù)參數(shù)，初選壓力機型號規(guī)格為J23-10，其主要參數(shù)如下：

　　公稱壓力：100 kN 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 最大裝模高度：145mm 工作臺尺寸：370mm×240mm 模柄孔尺寸：?30mm×55mm(四）計算壓力中心

　　該制件圖形較規(guī)則，上下對稱，故采用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標(biāo)系。

　　1x

　　設(shè)壓力中心為（x0,y0）,因為上下對稱，所以y0=0，只需求x0，又因為內(nèi)孔為軸對稱圖形，所以只需考慮外形。經(jīng)計算得L1=,L2=,x2=, x1=-8。根據(jù)合力矩定理得

　　所以，壓力中心為（，0）。

（五）計算凸凹模刃口尺寸

　　本制件形狀簡單，可按分別加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必須滿足不等式[ 1]：

δp+δd≤Zmax-Zmin。

　　根據(jù)制件的材料和厚度,由文獻【3】表2-14 汽車、拖拉機等行業(yè)沖裁模初始雙邊間隙值，查得 ：

　　Zmax=,Zmin=；

　　根據(jù)制件的基本尺寸和厚度，由文獻【3】表2-19 汽車、拖拉機等行業(yè)簡單形狀制件凸、凹模的制造偏差，查得：

　　落料部分：凸模-,凹模+ 沖孔部分：凸模-,凹模+ 驗證制造偏差是否合格：

δp+δd =+= Zmax-Zmin== 所以，δp+δd=Zmax-Zmin=，合格，可以采用該公差值。

　　由于零件圖未注公差，為了降低工作難度，所以在實際生產(chǎn)中按照IT14等級確定制件各尺寸公差，查文獻【3】附錄一 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值和表2-17 磨損系數(shù)x得：

　　落料部分：尺寸R11，公差為，取x=；

　　尺寸19，公差為，取x=；

　　沖孔部分：尺寸R3 ,公差為，取x=；

　　尺寸6，公差為，取x=。

　　1）落料 尺寸R

　　Dd=(Dmax-xΔ

=(×=

　　Dp=(Dd-Zmin=(= 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(×=

　　Dp=(Dd-Zmin=(=

　　2)沖孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(+×=

　　Dd=(dp+ Zmin=(3+=

　　尺寸 dp=(dmin+xΔ=(+×=

　　Dd=(dp+ Zmin

　　五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）凹模設(shè)計

=(+=

　　因制件形狀簡單，輪廓近似圓形，且總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低，厚度較小，由文獻【2】表3-5 冷沖模工作零件的材料及熱處理要求，選用9Mn2V為凹模材料。

　　1)確定凹模厚度H值:由凹模厚度經(jīng)驗公式[4]估算：

　　H=K1K

　　2式中，F(xiàn)—沖裁力，N；K1—凹模材料修正系數(shù)，合金鋼取1，碳素鋼??；K2—凹模刃口周邊長度修正系數(shù)。

　　本例中沖裁力F=；凹模材料為合金鋼，故K1取1；凹模刃口周邊長度為，查文獻【4】表3-34凹模刃口周邊長度修正系數(shù)，得K2=，所以

　　H=K1K2

=1××

= 2)確定凹模周界尺寸D：根據(jù)條料寬度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文獻【4】表3-33，查得凹?？妆诤馽=22mm。所以 D=2R+2c=22+266mm 由文獻【2】表5-45 圓形凹模板尺寸，可查到較為靠近凹模周界尺寸為63mm×20mm，故凹模周界尺寸取為63mm×20mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

　　圖3 凹模

（二）其他沖模零件設(shè)計

　　據(jù)以上確定的凹模周界尺寸，查文獻【2】表5-5 復(fù)合模圓形厚凹模典型組合尺寸，可得其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。

　　1)卸料板 標(biāo)準(zhǔn)編號JB/,周界尺寸63mm×8mm,結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

　　圖4卸料板

　　2)凸凹模固定板 標(biāo)準(zhǔn)編號JB/,周界尺寸63mm×12mm，結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

　　圖5凸凹模固定板

　　3)頂件塊 非標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸根據(jù)凸、凹模尺寸確定，結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

　　圖6頂件塊

　　4）凸凹模

　　凸凹模采用直通式結(jié)構(gòu)，固定部分簡化為圓形，因采用彈壓卸料，所以凸凹 模長度按下式[6]計算

　　L=h1+h2+t+h 式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm；h2—卸料板厚度，mm；t—材料厚度，mm；h—增加長度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模進入凹模的深度（～1mm）、凸凹模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20mm。

　　本例中，h1=12mm，h2=8mm，t=1mm，h取14mm，所以凸凹模長度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm

　　凸凹模結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

　　圖7 凸凹模 5)凸模

　　凸模亦采用直通式，固定部分簡化成圓形，長度L=,其結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

　　圖8 凸模

（三）選擇模架

　　由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架閉合高度110mm，查文獻【2】表5-8滑動導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格，選用后側(cè)導(dǎo)柱模座,其主要參數(shù)如下：

　　上模座 63mm×63mm×25mm(GB/)； 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/)； 導(dǎo)柱 16mm×110mm×30mm(GB/)； 導(dǎo)套 16mm×50mm×23mm(GB/)。模架具體結(jié)構(gòu)尺寸，參照文獻【5】表4-6后側(cè)導(dǎo)向模柱、表3-38導(dǎo)柱和表3-39導(dǎo)套設(shè)計。

（四）模柄設(shè)計

　　本例采用凸緣模柄，尺寸與模柄孔配做。

　　六、校核壓力機安裝尺寸

　　模座外形尺寸為63mm×63mm，閉合高度為110mm，J23-10型壓力機工作臺尺寸為370mm×240mm，最大閉合高度為180mm，故此壓力機能滿足要求。

　　七、繪制裝配圖

　　圖9 裝配圖

　　結(jié)束語

　　鈑金沖壓成形課程設(shè)計是我們在大學(xué)期間的一門重要課程，是對我們將理論應(yīng)用于實踐能力的考核。通過這次課程設(shè)計我加深了對沖壓成形的理解，掌握了模具設(shè)計的基本方法，很好地鞏固了以前所學(xué)的知識，相信對我將來從事工作將有很大幫助。在本設(shè)計過程中，各位老師和同學(xué)們給予我大量的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。

　　由于個人水平有限，在設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不足，還請老師批評指正。

　　致謝

　　經(jīng)過兩周的忙碌和工作，本次課程設(shè)計終于完成了，作為一個本科生的課程設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的幫助，想要完成這個設(shè)計是很難的。

　　在這里首先要感謝郭拉鳳和張春元老師。他們平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計的整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的裝配圖較為復(fù)雜，但是郭老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的研究精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將對我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極影響。

　　其次要感謝和我一起作課程設(shè)計的謝現(xiàn)龍同學(xué)，在本次設(shè)計中他給了我極大的幫助。

　　然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次課程設(shè)計才會順利完成。

　　參考文獻

【1】翟平.飛機鈑金成形原理與工藝.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1995 【2】史鐵梁.模具設(shè)計指導(dǎo).北京: 機械工業(yè)出版社，2006 【3】孫京杰.沖壓模具設(shè)計與制造實訓(xùn)教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 【4】康俊遠.沖壓成型技術(shù).北京:北京理工大學(xué)出版社.2008 【5】王立人.沖壓模設(shè)計指導(dǎo).北京:北京理工大學(xué)出版社.2009 【6】李奇涵.沖壓成形工藝與模具設(shè)計.北京：科學(xué)出版社，2007

沖壓模具的材料和功能干貨2

　　生產(chǎn)模具保養(yǎng)

　　1．目的：為保證模具正常生產(chǎn)，減少故障及品質(zhì)問題,延長模具使用壽命。

　　2．適用范圍：注塑部量產(chǎn)中的模具，不含試模模具。

　　3．日常保養(yǎng)

每班（12H）由責(zé)任技師保養(yǎng)一次，并記錄在《作業(yè)日報表》上。

保養(yǎng)項目:

前、后模面膠絲、臟物抹拭、清理；

檢查彈簧、頂針、行位有無卡死、燒傷、斷裂等現(xiàn)象，如有應(yīng)落模修理；

　　檢查運水是否堵塞，如有應(yīng)進行疏通；

頂針、行位、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等活動部位加黃油。

　　4.定期保養(yǎng)

按注塑機機型大小來劃分每次進行保養(yǎng)的模數(shù)，以《生產(chǎn)命令單》所統(tǒng)計的產(chǎn)量除以穴數(shù)來計算，由修模組進行保養(yǎng)，并由模具管理員記錄在《模具履歷表》上：

　　30T～100T： 每生產(chǎn)6萬模保養(yǎng)一次

　　150T～160T：每生產(chǎn)5萬模保養(yǎng)一次

　　220T～350T：每生產(chǎn)4萬模保養(yǎng)一次

保養(yǎng)項目：

P/L面膠絲、臟物抹拭、清理；

檢查彈簧、頂針、行位有無卡死、燒傷、斷裂等現(xiàn)象，如有應(yīng)落模修理；

　　檢查運水是否堵塞，如有應(yīng)進行疏通；

頂針、行位、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等活動部位加黃油；

分解頂針、行位、抽芯、檢查是否有燒傷、斷裂、嚴(yán)重磨損等現(xiàn)象，如有應(yīng)修理或更換；

排氣槽、孔的清理，有困氣燒黑部位加排氣；

損傷、磨損部位修正。

　　5．外觀保養(yǎng)：

　　外觀保養(yǎng)由模具管理員及上下模技工負責(zé)進行. 保養(yǎng)項目:

、模胚外側(cè)涂油漆，以免生銹；

、落模時，型腔應(yīng)噴上防銹油；

、保存時應(yīng)閉合嚴(yán)實，防止灰塵進入模CORE。

　　6．模具保養(yǎng)注意事項

　　活動部位，每日保養(yǎng)必需加油；

　　模面必須清潔：不得在P/L面粘標(biāo)簽紙；禁止產(chǎn)品粘模未取出仍繼續(xù)啤貨；P/L面膠絲必須清理干凈

沖壓模具的材料和功能干貨3

　　引言

　　在目前激烈的市場競爭中，產(chǎn)品投入市場的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具，模具開發(fā)周期占整個產(chǎn)品開發(fā)周期的主要部分。因此客戶對模具開發(fā)周期要求越來越短，不少客戶把模具的交貨期放在第一位置，然后才是質(zhì)量和價格。因此，如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下縮短模具開發(fā)周期是值得認真考慮的問題。

　　模具開發(fā)周期包括模具設(shè)計、制造、裝配與試模等階段。所階段出現(xiàn)的問題都會對整個開發(fā)周期都有直接的影響，但有些因素的作用是根本的、全局性的。筆者認為，人的因素及設(shè)計質(zhì)量就是這樣的因素。因此科龍模具廠采取了項目管理、并行工程及模塊化設(shè)計等管理上及技術(shù)上的措施，以提高員工積極性并改善設(shè)計質(zhì)量，最終目的是在保證質(zhì)量、成本目標(biāo)的前提下縮短模具開發(fā)周期。

　　1模具開發(fā)的項目管理實施方法

　　項目管理是一種為了在確定的時間范圍內(nèi)，完成一個既定的項目，通過一定的方式合理地組織有關(guān)人員，并有效地管理項目中的所有資源（人員、設(shè)備等）與數(shù)據(jù)，控制項目進度的系統(tǒng)管理方法。

　　模具之間存在著復(fù)雜的約束關(guān)系，并且每套模具的開發(fā)涉及到較多種崗位、多種設(shè)備。因此需要有負責(zé)人保證所需生產(chǎn)資源在模具開發(fā)過程中能及時到位，因此需要實施項目負責(zé)制。另外，項目負責(zé)制的實施還便于個人工作考核，有利于調(diào)動員工積極性。

　　模具廠有沖模工程部與塑模工程部。沖模工程部管轄四個項目組，塑模工程部為三個。模具任務(wù)分配方式以競標(biāo)為主，必要時協(xié)商分配。每個項目組設(shè)有一個項目經(jīng)理、約兩個設(shè)計員、四個工藝師和四個左右的鉗工，工藝師包括模具制造工藝與數(shù)據(jù)編程人員。而其它的各種生產(chǎn)設(shè)備及操作員的調(diào)度由生產(chǎn)部的調(diào)度員統(tǒng)籌安排。如果項目組之間有資源需求的沖突而調(diào)度員不能解決時由廠領(lǐng)導(dǎo)仲裁。

　　廠內(nèi)員工可通過競職方式擔(dān)任項目經(jīng)理，選拔項目經(jīng)理有三項標(biāo)準(zhǔn)：（1）了解模具開發(fā)的所有工序內(nèi)容；（2）熟悉模具開發(fā)過程中的常見問題及解決方法；（3）有較強的判斷和決策能力，善于管理和用人。

　　項目管理的內(nèi)容之一就是要確定項目經(jīng)理應(yīng)擔(dān)負的職責(zé)。本廠項目經(jīng)理的職責(zé)有：（1）負責(zé)組織項目組在廠內(nèi)競標(biāo)、承接新項目；（2）負責(zé)與客戶交涉，包括確定產(chǎn)品細節(jié)、接受客戶修改產(chǎn)品設(shè)計的要求、反映需要與客戶協(xié)商才能解決的問題；（3）檢查產(chǎn)品的工藝性，如果產(chǎn)品工藝性存在問題，則向客戶反饋；（4）制定具體的項目進度計劃；（5）負責(zé)對承接項目的全過程、全方位的質(zhì)量控制、進度跟蹤及內(nèi)外協(xié)調(diào)工作；（6）負責(zé)完成組內(nèi)評審及對重大方案、特殊結(jié)構(gòu)、特殊用途的模具的會審；（7）負責(zé)組內(nèi)成員的工作分配、培訓(xùn)及考核；（8）對組內(nèi)成員的過失行為負責(zé)；（9）負責(zé)在組內(nèi)開展 “四新”技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)攻關(guān)項目的立項、組織、實施等各項工作；（10）及時解決新模具在維修期內(nèi)的各項整改及維修。

　　廠領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)項目完成的時間、質(zhì)量與成本考核項目經(jīng)理。然后由項目經(jīng)理考核項目組內(nèi)員工，使責(zé)、權(quán)、利落實到每一位員工，有效調(diào)動了員工積極性并顯著減少以前反復(fù)出現(xiàn)的問題。模具開發(fā)的并行工程實施方案

　　并行工程是縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量與降低成本的有效方法。實施并行工程有助于提高產(chǎn)品設(shè)計、制造、裝配等多個環(huán)節(jié)的質(zhì)量。并行工程的核心是面向制造與裝配的設(shè)計（DFMA）[1]。在模具開發(fā)中實施并行工程就是要進行產(chǎn)品及模具的可制造性與可裝配性檢查。

　　筆者為模具廠提出并實施了如圖1所示并行工程實施方案。IMAN是基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的PDM系統(tǒng)，基于IMAN集成各種CAX及DFX工具，并利用IMAN的工作流模型實現(xiàn)了設(shè)計過程的集成?；诮y(tǒng)一的產(chǎn)品三維特征模型，設(shè)計員利用CAD工具進行模具設(shè)計；工藝師利用CAM功能進行數(shù)控編程及CAPP進行工藝設(shè)計；審核者利用CAE功能進行沖壓或注射成型過程模擬，利用DFX工具進行可制造性與可裝配性分析。以上工作可以幾乎同時進行，而且保證了產(chǎn)品及模具的相關(guān)尺寸的統(tǒng)一與安全。這就使審查時重點檢查模具的方案和結(jié)構(gòu)。基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，各種職能的人可以看到感興趣的某側(cè)面的信息。

　　DFMA工具的開發(fā)是并行工程的工作重點之一。在以往的DFMA方法研究與系統(tǒng)實現(xiàn)中[2]，DFMA工具被動地對CAD輸出的產(chǎn)品特征進行評價，而不能在CAD系統(tǒng)產(chǎn)生具體產(chǎn)品特征前即在概念設(shè)計階段加以指導(dǎo)，使CAD系統(tǒng)要經(jīng)過多次設(shè)計―檢查―再設(shè)計循環(huán)才能求得滿意解。為此科龍模具廠開發(fā)了集成CAD系統(tǒng)的DFMA工具。DFMA的工作過程可分兩個階段。第一階段是，DFMA輸出概念設(shè)計方案到CAD，這個方案具有最少的零件數(shù)量；第二階段是，而CAD系統(tǒng)輸出設(shè)計特征模型，經(jīng)過特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進行可制造性與可裝配性分析。通過這種途徑使DFMA知識庫得到盡早利用，為缺乏知識的CAD系統(tǒng)把握方向。

　　通過對產(chǎn)品與模具的可制造性與可裝配性的檢查，就從源頭消除了后續(xù)工序可能遇到的困難，大大減少出現(xiàn)缺陷和返工的可能性。模具的模塊化設(shè)計方法與系統(tǒng)研究

　　縮短設(shè)計周期并提高設(shè)計質(zhì)量是縮短整個模具開發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性，而實現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實踐表明，模塊化設(shè)計能有效減少產(chǎn)品設(shè)計時間并提高設(shè)計質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計中運用模塊化設(shè)計方法。

　　模具模塊化設(shè)計的特點

　　模具的零部件在結(jié)構(gòu)或功能上具有一定的相似性，因而有采用模塊化設(shè)計方法的條件，但目前模具設(shè)計中應(yīng)用模塊化設(shè)計方法的研究報道還很少見。與其它種類的機械產(chǎn)品相比，模具的模塊化有幾項明顯特點。

　　模具零件的空間交錯問題

　　模具零件在三維空間上相互交錯，因此難于保證模塊組合后沒有發(fā)生空間干涉；難于清晰地進行模塊劃分。

　　筆者采取以下辦法來克服這個問題：（1）利用Pro/E（或UGII等三維軟件）的虛擬裝配功能檢測干涉；（2）按結(jié)構(gòu)與功能劃分相結(jié)合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過程。結(jié)構(gòu)相對獨立的部件按結(jié)構(gòu)進行劃分，設(shè)計出所謂的結(jié)構(gòu)模塊；而在空間上離散或結(jié)構(gòu)變化大的部件則按功能劃分，設(shè)計出所謂的功能模塊。這樣劃分并進行相應(yīng)的程序開發(fā)后，結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)可由結(jié)構(gòu)參數(shù)為主，功能參數(shù)為輔簡單求得；而對于功能模塊，可由功能參數(shù)為主，結(jié)構(gòu)參數(shù)為輔出發(fā)進行推理，在多種多樣的結(jié)構(gòu)形式中做出抉擇。

凸凹模及某些零部件外形無法預(yù)見

　　某些模具零件（如凸凹模）的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定因而無法在模塊設(shè)計時預(yù)見到，所以只能按常見形狀設(shè)計模塊（如圓形或矩形的沖頭）,適用面窄；某些模具零件（如沖壓模的工件定位零件）雖然互相配合執(zhí)行某一功能，但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性，因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊。

　　筆者認為，模塊化是部件級的標(biāo)準(zhǔn)化，而零件標(biāo)準(zhǔn)化可視為零件級的模塊化。兩個級別上的標(biāo)準(zhǔn)化是互相配合的。因此，要開發(fā)零件庫并納入模塊庫，以彌補模塊覆蓋不全的缺憾。當(dāng)零件必須逐個構(gòu)造時，一個齊全的便于使用的零件庫對提高效率很有幫助。

模具類型與結(jié)構(gòu)變化多

　　模具可有不同的工序性質(zhì)，如落料、沖孔等；有不同的組合方式，如簡單模、連續(xù)模等；還有不同的結(jié)構(gòu)形式，種類極其繁多。因此，必須找到適當(dāng)途徑，使較少的模塊能組合出多種多樣模具。

　　為此，筆者提出了以下方法：（1）在Pro/E（或UGII等三維軟件）的參數(shù)化設(shè)計功能及用戶自定義特征功能的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，使模塊具有較大“可塑性”，能根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)可產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)變化；（2）分層次設(shè)計模塊。用戶可調(diào)用任一層次上的模塊，達到了靈活與效率兩個目標(biāo)。使用小模塊有靈活多變的優(yōu)點，但效率低，使用大模塊則相反。

模具模塊化設(shè)計的實施

　　為了實施模塊化設(shè)計，并證明以上方法的可行性，筆者基于Pro/E二次開發(fā)，開發(fā)出一套模具模塊化CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)分兩大部分：模塊庫與模塊庫管理系統(tǒng)。

模塊庫的建立

　　模塊庫的建立有三個步驟：模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標(biāo)準(zhǔn)零件是模塊的特例，存在于模塊庫中。標(biāo)準(zhǔn)零件的定義只需進行后兩步驟。

　　模塊劃分是模塊化設(shè)計的第一步。模塊劃分是否合理，直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本[3]。每一類產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。對于模具而言，功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化，因而它可以包含功能模塊；而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定，因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。

　　模塊設(shè)計完成后，在Pro/E的零件/裝配（Part/Assembly）空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型，運用Pro/E的用戶自定義特征功能，定義模塊的兩項可變參數(shù)：可變尺寸與裝配關(guān)系，形成用戶自定義特征(User-Defined Features，UDFs)。生成用戶自定義特征文件（以gph為后綴的文件）后按分組技術(shù)取名存儲，即完成模塊庫的建立。

模塊庫管理系統(tǒng)開發(fā)

　　系統(tǒng)通過兩次推理，結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動建模，實現(xiàn)模塊的確定。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模塊的所有參數(shù)。通過這種途徑實現(xiàn)模塊“可塑性”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、模塊的功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，進行推理，在模塊庫中求得適用模塊的名稱。如果不滿意該結(jié)果，用戶可指定模塊名稱。在這一步所得到的模塊仍是不確定的，它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)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、材料特征與裝配關(guān)系定義，驅(qū)動用戶自定義特征模型，動態(tài)地、自動地將模塊特征模型構(gòu)造出來并自動裝配。自動建模函數(shù)運用C語言與Pro/E的二次開發(fā)工具Pro/TOOLKIT開發(fā)而成。UDFs的生成方法及參數(shù)驅(qū)動實現(xiàn)自動建模的程序見參考文獻[4]。

　　通過模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計。這個系統(tǒng)在本廠應(yīng)用后了模具設(shè)計周期明顯縮短。由于在模塊設(shè)計時認真考慮了模塊的質(zhì)量，因而對模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)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(tǒng)具有可擴充性?？偨Y(jié)

　　由于采取了上述措施，科龍集團某一新品種空調(diào)的模具從設(shè)計到驗收只需三個月就完成了，按可比工作量計算，開發(fā)周期比以前縮短了約1/4，而且模具質(zhì)量和成本都有所改善，明顯增強企業(yè)競爭力。

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