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文檔簡介
1、1擠壓模具的數(shù)字化設計與數(shù)字化制造張志豪?,謝建新(北京科技大學新材料技術研究院,北京100083)摘要:本文介紹了基于數(shù)字仿真技術的擠壓模具數(shù)字化設計、結構優(yōu)化、產品質量預測的實現(xiàn)方法,以及擠壓模具數(shù)字化制造的加工工藝。擠壓模具數(shù)字化設計的目的是提供模具的幾何、拓撲信息和擠壓成形的工藝信息,其核心技術是數(shù)字化建模與數(shù)字化仿真。數(shù)字化仿真技術在擠壓過程金屬流動行為分析、模具結構優(yōu)化、型材成形質量預測等方面已取得了良好的應用效果。采用基于
2、仿真技術的虛擬試模方法,是實現(xiàn)擠壓模具的“零試模”有效途徑,也是形成新設計思路和設計方法的重要技術手段。大量采用CNC加工、熱處理和表面處理系統(tǒng)是擠壓模具數(shù)字化制造的主要特征。實現(xiàn)CAD、CAM和CAE的有效結合,提高復雜多孔空心型材擠壓模具的制造技術水平,是我國擠壓模具數(shù)字化制造的重要發(fā)展方向。關鍵詞關鍵詞:擠壓模具;數(shù)字化設計;CNC加工;數(shù)值模擬中圖分類號:TG375.4文獻標識碼:A文章編號:DigitalDesignManuf
3、actureofExtrusionDieZhangZhihao?XieJianxin(InstitutefAdvancedMaterialsTechnology,UniversityofScienceTechnologyBeijing,Beijing100083,PRChina)Abstract:Thearticleintroducedthediedigitaldesignoptimizationproductionqualityfec
4、astofextrusiontheprocessesofdiedigitalmanufacture.Theauthspointedoutthattheaimsofthedigitaldesignofextrusiondiewereprovidinggeometrytopologyinfmationofthedieaswellastheprocessinfmationofextrusionpractice.Thecetechnologie
5、softhedigitaldesignweredigitalmodelingdigitalsimulation.Digitalsimulationwasappliedinanalyzingmetalflowingbehavisdieoptimizationproductionqualityfecastofextrusion.Usingvirtualextrusionbasedondigitalsimulationwasaneffecti
6、vewaytoachieve“withoutdietest”ofextrusiondiealsowasanimptantplatfmfdevelopingnewdesignideasmethods.ThefeatureofdigitalmanufactureofextrusiondiewasthewideapplicationofCNCprocessingheattreatmentsurfacetreatment.Improvingth
7、emanufacturelevelofextrusiondieswithcomplicatemultiificestructurethroughcombiningCADCAMCAEeffectivelywasthekeydevelopmentdirectionoftheextrusiondiedigitalmanufactureindustryatthecurrentstageofourcountry.Keywds:Extrusiond
8、ieDigitaldesignCNCprocessNumericalsimulation1前言模具設計制造是擠壓生產的核心技術,對于鋁合金型材擠壓,模具成本可占擠壓成本的30%~40%,對于某些鈦合金、鋼鐵材料擠壓,模具成本可達生產成本的50%[1]。通訊作者:張志豪,副教授,01062332253,ntzzh2279@3創(chuàng)造性、提高模具設計質量以及模具設計的標準化具有重要意義。擠壓模具數(shù)字化設計的最終目的,除了提供模具的幾何信息與拓撲
9、信息外,還需提供擠壓成形的工藝信息,其核心技術是數(shù)字化建模與數(shù)字化仿真。2.1數(shù)字化建模數(shù)字化建模就是人們根據已有的草圖或形象思維,利用交互方式將物體的幾何形狀在計算機的虛擬空間中建立數(shù)字化模型(數(shù)學模型)[4]。目前,鋁型材擠壓模具設計領域常用的數(shù)字化建模軟件有Pro/ENGINEER、UG、Solidwks等。通過對擠壓型材可擠壓性分析,結合擠壓設備、模具材料等具體條件,采用上述軟件形成模具的設計參數(shù)并生成三維模具結構圖。例如,對于
10、圖2(a)中剖面線所示的A6005空心型材,用戶提出的焊合面位置如圖中點劃線所示。根據型材尺寸,選擇平面分流模進行擠壓,擠壓筒直徑95mm,根據空心型材擠壓的一般原則,采用4個扇形分流孔,上模二維尺寸參數(shù)如圖2(a)所示。根據圖2(a)及焊合室的設計原則,在Pro/ENGINEER中生成模具三維結構,如圖2(b)和(c)所示[5]。圖2簡單空心型材模具結構設計圖[5]Fig.2Structuraldesigndrawingofaholl
11、owprofilewithsimplesection:(a)upperdieprofiledimensions(b)upperdiestructure(c)bottomdiestructure[5]圖3所示為一種復雜斷面空心型材的斷面形狀和主要尺寸,斷面面積為1435.5mm2,具有兩個型孔、一個凹槽(左側)、一個C形槽(右側),且C形槽部位壁厚大于其它部位壁厚。圖3復雜斷面空心型材形狀及尺寸[6]Fig.3Shapedimension
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