平墊圈“一落三”沖壓模具設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,全套含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),墊圈,一落三,沖壓,模具設(shè)計(jì),全套,CAD,圖紙,說(shuō)明書(shū)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文翻譯
（譯文）
院（系）： 機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
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年 6 月 3 日
第 15 頁(yè) 共 13 頁(yè)
模具熱處理及其導(dǎo)向平行設(shè)計(jì)
1 沖壓模具概述
1.1 沖壓模具分類(lèi)
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(chēng)為冷沖壓模具（俗稱(chēng)冷沖模）。沖壓--是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)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。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類(lèi)：
1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類(lèi)
（1）沖裁模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
（2）彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉深模 是把板料毛坯制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2.根據(jù)工序組合程度分類(lèi)
（1）單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（2）復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
（3）級(jí)進(jìn)模（也稱(chēng)連續(xù)模） 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
沖冷沖模全稱(chēng)為冷沖壓模具。冷沖壓模具是一種應(yīng)用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料的制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構(gòu)成，制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氫銨，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應(yīng)生成的沉淀經(jīng)濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經(jīng)過(guò)成型、燒結(jié)、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長(zhǎng)，在沖壓過(guò)程中未出現(xiàn)模具及其配件與沖壓件產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，沖壓件表面光滑、無(wú)毛刺，完全可以替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。
1.2 冷沖模具主要零件
冷沖模具是沖壓加工的主要工藝裝備，沖壓制件就是靠上、下模具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。加工時(shí)由于上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進(jìn)入或停留在模具閉合區(qū)，便會(huì)對(duì)其人身安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。
（一）模具的主要零件、作用及安全要求
1．工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關(guān)鍵零件。凸凹模不但精密而且復(fù)雜，它應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：
（1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不能在沖壓過(guò)程中斷裂或破壞．
（2）對(duì)其材料及熱處理應(yīng)有適當(dāng)要求，防止硬度太高而脆裂。
2．定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷(xiāo)（板）、擋料銷(xiāo)（板）、導(dǎo)正銷(xiāo)、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計(jì)定位零件時(shí)應(yīng)考慮操作方便，不應(yīng)有過(guò)定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷(xiāo)定位等。
3．壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對(duì)拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動(dòng)和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設(shè)備上的氣墊推桿支撐，可上下運(yùn)動(dòng)，頂出件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有足夠的頂出力，運(yùn)動(dòng)要有限位。卸料板應(yīng)盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應(yīng)設(shè)有防護(hù)板，防止手指伸入或異物進(jìn)入，外露表面棱角應(yīng)倒鈍。
4．導(dǎo)向零件導(dǎo)柱和導(dǎo)套是應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時(shí)有精確的配合間隙。因此，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。導(dǎo)柱設(shè)在下模座，要保證在沖程下死點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導(dǎo)柱應(yīng)安排在遠(yuǎn)離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過(guò)導(dǎo)柱送取料。
5．支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。上下模板是冷沖模具的基礎(chǔ)零件，其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應(yīng)與制件相適應(yīng)，過(guò)大或過(guò)小均不利于操作。有些模具（落料、沖孔類(lèi)模具）為了出件方便，需在模架下設(shè)墊板。這時(shí)墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應(yīng)絕對(duì)相等。墊板的間距以能出件為準(zhǔn)，不要太大，以免模板斷裂。
6．緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷(xiāo)、墊圈等，一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。冷沖模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。
1.3 冷沖模具的發(fā)展
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)冷沖模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，冷沖模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。
隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。而冷沖模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，冷沖模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多冷沖模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
以汽車(chē)覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車(chē)公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
雖然中國(guó)冷沖模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在冷沖模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命冷沖模具依賴(lài)進(jìn)口。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化,產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高,因而對(duì)冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求.為了使冷沖壓技術(shù)能適應(yīng)各工業(yè)部門(mén)的需要,冷沖壓技術(shù)自身也在不斷革新和發(fā)展.冷沖壓技術(shù)的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴(kuò)充冷沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn),克服其缺點(diǎn).在冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)注意以下幾方面：
(1)冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)正確地確定工藝參數(shù)及冷沖模具工作部分的形狀與尺寸,提高沖壓件的質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品試制周期,應(yīng)在加強(qiáng)沖壓成形理論研究的基礎(chǔ)上,使沖壓成形理論達(dá)到能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起指導(dǎo)作用,逐步建立起一套密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)的工藝分析計(jì)算方法.國(guó)外已開(kāi)始采用彈塑性有限元法對(duì)汽車(chē)覆蓋零件的成形過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬,以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
(2)加快產(chǎn)品更新?lián)Q代,克服模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn).應(yīng)大力開(kāi)展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究.在我國(guó),目前要特別注意加強(qiáng)多工位級(jí)進(jìn)模CAD/CAM技術(shù)的研究。
(3)滿(mǎn)足大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度.應(yīng)加強(qiáng)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化研究,使一般中、小件能在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn),達(dá)到生產(chǎn)高度自動(dòng)化,進(jìn)一步提高沖壓的生產(chǎn)率。
(4)擴(kuò)大冷沖壓生產(chǎn)的運(yùn)用范圍.使冷沖壓既適合大量生產(chǎn),也適合小批量生產(chǎn);既能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品,也能生產(chǎn)精密零件.應(yīng)注意開(kāi)發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝,還要推廣簡(jiǎn)易模(軟模和低熔點(diǎn)合金模)、通用組合模、數(shù)控沖床等設(shè)備的運(yùn)用。
此外,對(duì)沖壓板料性能的改進(jìn),模具新材料、模具新加工方法的開(kāi)發(fā)也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。
1.4 冷沖模具使用壽命的影響及對(duì)策
冷沖模具的使用壽命是以沖制出的工件數(shù)量來(lái)計(jì)算的。影響冷沖模壽命的因素很多。主要有模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的熱處理質(zhì)量與表面強(qiáng)化、沖模零件的制造精度和冷沖壓材料的選取。除此之外，還有沖模的安裝、調(diào)整、使用以及維修等。
1．模具設(shè)計(jì)對(duì)壽命的影響
(1)排樣設(shè)計(jì)的影響排樣方法與搭邊值對(duì)模具壽命的影響很大，過(guò)小的搭邊值，往往是造成模具急劇磨損和凸、凹?？袀闹匾颉墓?jié)約材料出發(fā)，搭邊值愈小愈好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在沖裁中有可能被拉人模具問(wèn)隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。因此，在考慮提高材料利用率的同時(shí)，必須根據(jù)零件產(chǎn)量、質(zhì)量和壽命，確定排樣方法和搭邊值。
(2)凹模結(jié)構(gòu)的影響對(duì)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而開(kāi)裂的凹模結(jié)構(gòu)，可以采用組合結(jié)構(gòu)或鑲拼結(jié)構(gòu)，以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，從而提高模具使用壽命。
(3)間隙的影響當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，壓縮擠壓利害，摩擦力增大，磨損增大，側(cè)面的磨損加劇，沖裁后卸料和推件時(shí)，材料與凸、凹模之間的摩擦還將造成刃口側(cè)面的磨損比端面的磨大大，同時(shí)也容易造成凸、凹模溫度很高，把金屬碎屑吸附在刃口側(cè)面，形成金屬瘤，使凸、凹模出現(xiàn)崩刃或脹裂現(xiàn)象。因此，過(guò)小的間隙對(duì)模具壽命極為不利。間隙太大，會(huì)增加凸模與凹模端面邊緣的集中應(yīng)力，致使壓應(yīng)力急劇增加，于是刃口邊很快屈服變形而失去棱角。因此又增加了沖裁力，進(jìn)而使刃口邊更快磨損，降低模具壽命。但為了減小凸、凹模的磨損，延長(zhǎng)模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)采用較大間隙是十分必要的。
(4)模具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)對(duì)壽命的影響可靠的導(dǎo)向?qū)τ跍p小工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷是非常有效的。特別對(duì)無(wú)問(wèn)隙或小問(wèn)隙沖裁模、復(fù)合模和多工位級(jí)進(jìn)模更為重要。為提高模具壽命，必須根據(jù)工序和零件精度要求，正確選擇導(dǎo)向形式和導(dǎo)向精度，所選擇導(dǎo)向精度應(yīng)高于凸、凹模的配合精度。
(5)冷沖壓材料選取的影響冷沖壓材料應(yīng)滿(mǎn)足制件的設(shè)計(jì)要求和沖壓工藝要求，否則容易損傷模具，降低模具使用壽命。冷沖壓材料表面質(zhì)量不好，沖壓時(shí)制件易破裂，也易擦傷模具。冷沖壓材料塑性不好，變形量小，沖壓時(shí)制件易破裂，也易擦傷模具。另外，材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐桓睕_模適用于一定材料的厚度，成形、彎曲、翻邊、引伸模具的凸、凹模結(jié)構(gòu)間隙是直接根據(jù)材料厚度來(lái)確定的。所以材料厚度不均勻，會(huì)導(dǎo)致廢品產(chǎn)生和模具損壞。
2．模具材料對(duì)模具壽命的影響
模具材料對(duì)模具壽命的影響是模具材料性質(zhì)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì)量等的綜合反映。其中，材料性質(zhì)和熱處理質(zhì)量影響最為明顯。模具材料性質(zhì)對(duì)模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：用9Mn2V材料，其壽命為5萬(wàn)次；用Crl2MoV滲氮，其壽命可達(dá)40萬(wàn)次。因此，在選用材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對(duì)模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長(zhǎng)。這是因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度、韌性及耐磨性等有密切的關(guān)系。有的沖模要求硬度高，壽命長(zhǎng)。如采用T10鋼制造沖模，硬度為54～58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到60～64HRC，則刃磨壽命可達(dá)2～3萬(wàn)次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會(huì)出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模硬度不宜過(guò)高，如采用Crl2MoV制造凹模硬度為58～62HRC時(shí)，一般壽命為2—3萬(wàn)件，失效形式是崩刃和開(kāi)裂以及如果將硬度降到54～58HRC，壽命提高到5～6萬(wàn)件，但硬度降低到50～53HRC會(huì)出現(xiàn)凹模刃口易磨鈍現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，模具硬度必須根據(jù)材料性質(zhì)和失效形式而定。應(yīng)使硬度、強(qiáng)度、韌性及耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度等達(dá)到特定沖壓工序所需要的最佳配合。
3．模具的熱處理質(zhì)量與表面強(qiáng)化對(duì)壽命的影響
模具的熱處理質(zhì)量對(duì)模具的性質(zhì)與使用壽命影響很大。實(shí)踐證明，模具工作零件的淬火變形與開(kāi)裂，使用過(guò)程中早期斷裂，雖然與材料的冶金質(zhì)量、鍛造質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)及加工有關(guān)，但與模具的熱處理關(guān)系更大。根據(jù)模具失效原因的分析統(tǒng)計(jì)，熱處理不當(dāng)引起的失效占50％ 以上。實(shí)踐證明，高級(jí)的模具材料必須配以正確的熱處理工藝，才能真正發(fā)揮材料的潛力。模具工作零件表面強(qiáng)化處理的目的，是獲得外硬內(nèi)韌的效果，從而得到硬度、耐磨性、韌性、耐疲勞強(qiáng)度的良好配合。模具表面強(qiáng)化處理方法很多，表面處理的新技術(shù)工藝發(fā)展很快。除氮碳共滲和離子氮化、滲硼、滲鈮、滲釩、表面鍍硬鉻和電火花強(qiáng)化外，化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)已逐步采用。經(jīng)CVD和PVD處理后，模具表面覆蓋一層超硬物質(zhì)，如TiC、TiN等。硬度極高、耐磨性、耐蝕性、抗黏合性很好，可提高模具壽命幾倍到幾十倍。
4．沖模零件的制造精度對(duì)模具壽命的影響
沖模制造的精度與使用壽命關(guān)系很大，特別是模具表面粗糙度對(duì)模具影響很大。如用Crl2MoV鋼制造落料模，如果表面粗糙度值R =1．6 m時(shí)，其壽命為3萬(wàn)件左右。如經(jīng)精拋光，表面粗糙度值R =0．4 m，壽命可提高到4—5萬(wàn)件。因此，對(duì)模具工作零件表面，一般都要經(jīng)過(guò)磨削、研磨、拋光等精加工和精細(xì)加工。
5．其他方面對(duì)模具壽命的影響
(1)壓力機(jī)的精度不高，也易使沖模損壞。
(2)沖模在壓力機(jī)上安裝的正確與否及操作者的技術(shù)水平高低，對(duì)模具壽命也有很大影響。
(3)沖模的保管和維護(hù)好壞，使用潤(rùn)滑劑的情況，也影響模具使用壽命。
2 熱處理下的并行環(huán)境
并行模式與串行模式存在根本的不同（見(jiàn)圖1）。對(duì)于串行模式，設(shè)計(jì)者大多考慮的是模具的結(jié)構(gòu)與功能，但很難考慮相關(guān)的工藝，以致前者的錯(cuò)誤很容易蔓延到后面。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)本門(mén)很少與裝配，預(yù)算會(huì)計(jì)和銷(xiāo)售部門(mén)溝通。這些問(wèn)題當(dāng)然會(huì)影響模具的開(kāi)發(fā)進(jìn)度和市場(chǎng)前景。然而在并行模式中，不但以上部門(mén)關(guān)系聯(lián)系密切，所有參加模具開(kāi)發(fā)的部門(mén)都與買(mǎi)家有密切的交流。這有助于協(xié)調(diào)各部門(mén)消除矛盾，提高工作效率，同時(shí)降低成本。并行環(huán)境下的熱處理工藝不是在方案和工件確定以后，而是在模具設(shè)計(jì)的時(shí)候制出來(lái)的。這樣的話，將有利于優(yōu)化熱處理工藝，充分利用材料。
(a)
(b)
(a)串行模式 （b）并行模式
圖1 基于摸具開(kāi)發(fā)的串行工程與并行工程系統(tǒng)框架示意圖
3 模具熱處理CAD/CAE一體化
從圖2中可以看出，熱處理工藝的設(shè)計(jì)與模擬是一體化模式的核心。在信息輸入產(chǎn)品模塊中后，經(jīng)熱處理工藝過(guò)程產(chǎn)生的熱處理CAD和熱處理CAE模塊將對(duì)于零件圖，熱處理以后模擬溫度場(chǎng)的微觀結(jié)構(gòu)分析和可能出現(xiàn)的缺陷（例如過(guò)熱，燒傷）自動(dòng)劃分網(wǎng)絡(luò)，如果優(yōu)化是根據(jù)立體視覺(jué)技術(shù)的結(jié)果重新出現(xiàn)，則這項(xiàng)熱處理工藝已經(jīng)被審核。而且工具與夾具的CAD和CAE也集成于這種系統(tǒng)中。以并行工程為基礎(chǔ)的集成模式可以與其它類(lèi)似模式共享信息。這樣使熱處理工藝得到優(yōu)化，并確保改工藝準(zhǔn)確。
圖2 并行工程熱處理CAD/CAE一體化系統(tǒng)框架示意圖
3.1 采用三維模型和立體視覺(jué)技術(shù)的熱處理
在形成模具的基礎(chǔ)上，材料，結(jié)構(gòu)和尺寸的問(wèn)題能通過(guò)熱處理三維模型盡快發(fā)現(xiàn)出來(lái)。在熱處理過(guò)程中，模具加熱條件和相變條件是切合實(shí)際的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)計(jì)算相變熱力、相變動(dòng)力、相應(yīng)力、熱應(yīng)力、傳熱速度、流體動(dòng)力等已經(jīng)取得重要突破。例如，能進(jìn)行局部復(fù)雜表面和不對(duì)稱(chēng)模具的三維熱傳導(dǎo)模型計(jì)算，和能進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的MARC軟件模型。計(jì)算機(jī)能夠在任何時(shí)間提交溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力的信息，并通過(guò)連接溫度場(chǎng)微觀結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和力場(chǎng)來(lái)顯示三維形式的全部改變過(guò)程。如果再加上這種特性，則各部分性能都能通過(guò)計(jì)算機(jī)預(yù)見(jiàn)。
3.2 熱處理工藝設(shè)計(jì)
由于對(duì)強(qiáng)度和硬度，表面粗糙度和模具熱處理變形的特殊要求，淬火介質(zhì)的種類(lèi)、淬火溫度、回火溫度和時(shí)間等參數(shù)特性必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇，以及是否使用表面淬火或化學(xué)熱處理，這種特性必須準(zhǔn)確的制定下來(lái)。自從計(jì)算機(jī)技術(shù)在最近幾十年迅速的發(fā)展，難以進(jìn)行大型計(jì)算已經(jīng)成為過(guò)去。通過(guò)模擬和仔細(xì)考慮熱處理特性，熱處理后的成本和所須時(shí)間，這些都并不難優(yōu)化熱處理工藝。
3.3熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)
熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)在圖3中描述。數(shù)據(jù)庫(kù)是制定熱處理工藝的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)分為材料數(shù)據(jù)庫(kù)和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)材料和工藝來(lái)預(yù)測(cè)特性已成為一種必然的趨勢(shì)。盡管很難建立一個(gè)特性數(shù)據(jù)庫(kù)，但通過(guò)一系列的測(cè)試來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)是必要的。材料數(shù)據(jù)庫(kù)包括材料牌號(hào)、化學(xué)成分、性能和國(guó)內(nèi)外同級(jí)別目錄表。工藝數(shù)據(jù)庫(kù)包括熱處理標(biāo)準(zhǔn)、種類(lèi)、保溫時(shí)間和冷卻溫度?；跀?shù)據(jù)庫(kù)，熱處理工藝可通過(guò)推理規(guī)則創(chuàng)造出來(lái)。
圖3 熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)
3.4 熱處理工具和設(shè)備
在熱處理工藝確定以后，工具及設(shè)備CAD/CAE系統(tǒng)傳送設(shè)計(jì)和制造的數(shù)值信息來(lái)控制裝置。通過(guò)快速模具成型，可靠的工具和夾具都能被確定。整個(gè)程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送，不存在任何人為干擾。
4 關(guān)鍵技術(shù)
4.1溫度，微觀結(jié)構(gòu)，應(yīng)力和特性的聯(lián)系
熱處理程序是一個(gè)溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力互相作用的程序。三方面都能影響材料特性（見(jiàn)圖4）。在加熱和冷卻期間，當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)熱應(yīng)力和相變遲早會(huì)出現(xiàn)。微觀結(jié)構(gòu)溫度相變和溫度－微觀結(jié)構(gòu)－應(yīng)力特性相互影響。對(duì)相互作用的四個(gè)因素的調(diào)查已經(jīng)取得很大的發(fā)展，但普通的數(shù)學(xué)模型還沒(méi)有建立。許多模型能很好的滿(mǎn)足測(cè)試結(jié)果，但不能投入到實(shí)踐當(dāng)中。大部分模型的難點(diǎn)是用分析的方法處理的，同時(shí)數(shù)值方法也運(yùn)用了，導(dǎo)致存在不準(zhǔn)確的計(jì)算。
圖4 熱處理工藝圖解
即使如此，把經(jīng)驗(yàn)方法與定性分析相比較，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行熱處理模擬取得了很大的進(jìn)展。
4.2模型的建立和融合
在模具的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，涉及到設(shè)計(jì)、制造、熱處理、裝配、維修等。它們應(yīng)該有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)和模型。它們通過(guò)事物的內(nèi)在聯(lián)系建立模型，互相串聯(lián)起來(lái)，盡管建立和運(yùn)用動(dòng)態(tài)推理機(jī)制，但其目的在于完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。產(chǎn)品模型和其它模型的聯(lián)系已被建立。如果細(xì)小組織模型發(fā)生改變，則產(chǎn)品模型也將改變。事實(shí)上，它屬于數(shù)據(jù)庫(kù)與模具之間的聯(lián)系。當(dāng)熱處理模型集成到系統(tǒng)以后，它已不再是一個(gè)孤立的單位，而是一個(gè)部分，同時(shí)在系統(tǒng)中接近其它模型。在搜查后，熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算和推理能力，熱處理程序都被幾何模型，模具制造模型和預(yù)算所限制，這是通行的。如果這種限制不服從，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出解釋性的警告。所用設(shè)計(jì)的細(xì)小組織都是通過(guò)互連網(wǎng)連接的。
4.3各部分之間的管理和協(xié)調(diào)
復(fù)雜的模具需要其中各項(xiàng)目組之間密切合作。因?yàn)榭紤]到模具的開(kāi)發(fā)，各部分都存在缺點(diǎn)，它必須得到管理和協(xié)調(diào)。首先，各項(xiàng)目組應(yīng)該確定其本身的控制條件和資源要求，同時(shí)了解不同環(huán)境下的工作程序，以避免發(fā)生沖突。其次，要提出開(kāi)發(fā)計(jì)劃和建立監(jiān)控機(jī)制。如果開(kāi)發(fā)受到限制則可逐步排除。
敏捷管理和協(xié)調(diào)有助于交流信息，提高效率和減少材料。同時(shí)這有利于激發(fā)人的創(chuàng)造力，消除阻礙和制定出最好的方法。
⑴熱處理CAD/CAE技術(shù)已被集成到模具并行設(shè)計(jì)中去，同時(shí)熱處理已被制成圖表，這有利于提高效率，較易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。
⑵模型的開(kāi)發(fā)已在同一個(gè)平臺(tái)運(yùn)行。在這個(gè)平臺(tái)中，當(dāng)熱處理工藝制定出來(lái)后，設(shè)計(jì)人員可獲得相關(guān)信息和轉(zhuǎn)讓部分信息到其它設(shè)計(jì)部門(mén)。
⑶制定出正確的開(kāi)發(fā)計(jì)劃并按時(shí)調(diào)整可以極大縮短開(kāi)發(fā)周期和降低成本。
5 快速凝固加工工藝
快速凝固加工工藝（RSP），是一種適合生產(chǎn)注塑模具和沖壓模具的噴射成形技術(shù)[2-4]。這種方法把快速凝固加工和網(wǎng)狀材料加工結(jié)合在一個(gè)單步執(zhí)行。從CAD軟件到高精度工具鋼所使用的一個(gè)合適的快速原型（RP）技術(shù)解釋了一般概念上所涉及模具設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，如立體平板印刷。一般是用氧化鋁或熔融石英把一個(gè)模板轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)澆注陶瓷。緊接著是用噴射成形噴一層厚厚的工具鋼（或其它合金）沉積物在模板上的方式獲得所需的形狀、表面紋理和細(xì)節(jié)。由此合成的金屬塊冷卻到室溫與模具分離。通常，沉積物的外表面被加工成方形，在一個(gè)控股塊中能夠被用來(lái)作為插入物，如MUD結(jié)構(gòu)[5]。在一個(gè)機(jī)器工作的情況下，加工總周轉(zhuǎn)時(shí)間大約是3天。注塑模具和沖壓模具的這種生產(chǎn)方式已被用于塑料注塑和沖壓模具的原型和生產(chǎn)運(yùn)行。
快速凝固加工工藝一個(gè)很大的好處是，它讓制造注塑模具和沖壓模具的過(guò)程成為設(shè)計(jì)周期前期的一部分。真正的原型零件用相同的生產(chǎn)加工計(jì)劃可以被制成預(yù)定形狀、尺寸和性能。若零件是合格的，它能像普通零件一樣被用于生產(chǎn)加工。使用數(shù)字化資料庫(kù)和RP技術(shù)可以容易的修改設(shè)計(jì)上的內(nèi)容。
6 粒子性能和實(shí)驗(yàn)步驟
氧化鋁基陶瓷（Cotronics780[6]）是漿體通過(guò)硅橡膠模具或格式機(jī)冷凍模具鑄造的。完成后，陶瓷模型脫離模具，在干燥室烘干并冷卻到室溫。H13工具鋼是由在內(nèi)部設(shè)計(jì)和建造的溫度約100°C、壓力由有工作臺(tái)刻度的收斂/發(fā)散噴霧嘴控制的氮?dú)獗Ｗo(hù)層中誘導(dǎo)融化的。噴霧裝置在惰性氣體中能最大限度地減少漂浮狀態(tài)的氧化液滴，因?yàn)樗鼈兇娣诺募庸つＪ奖嚷蚀蠹s是200公斤/小時(shí)。氣體到金屬的質(zhì)量流量比大約是0.5。
對(duì)于延伸性和硬度的要求，噴射成形材料用電火花加工來(lái)去除表面0.05毫米厚的熱影響區(qū)。在沒(méi)有氮?dú)獾幕馉t中對(duì)樣品進(jìn)行熱處理。為防止脫碳，每個(gè)涂有氧化硼的樣品都放置在一個(gè)密封的金屬箔包內(nèi)。把樣品放在400至700