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1、擠壓模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)字化制造張志豪*通訊作者：張志豪，副教授，010-62332253，ntzzh2279@163.com，謝建新（北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院，北京100083）摘要:本文介紹了基于數(shù)字仿真技術(shù)的擠壓模具數(shù)字化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測的實(shí)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(shè)計(jì)的目的是提供模具的幾何、拓?fù)湫畔⒑蛿D壓成形的工藝信息，其核心技術(shù)是數(shù)字化建模與數(shù)字化仿真。數(shù)字化仿真技術(shù)在擠壓過程金屬流動(dòng)行為分析、模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化、型材成形質(zhì)量預(yù)測等方面已取得了良好的應(yīng)用效果。采用基于仿真技術(shù)的虛擬試模方法，是實(shí)現(xiàn)擠壓模具的“零試模
2、”有效途徑，也是形成新設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法的重要技術(shù)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(shí)現(xiàn)CAD、CAM和CAE的有效結(jié)合，提高復(fù)雜多孔空心型材擠壓模具的制造技術(shù)水平，是我國擠壓模具數(shù)字化制造的重要發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:擠壓模具；數(shù)字化設(shè)計(jì)；CNC加工；數(shù)值模擬中圖分類號：TG375.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：DigitalDesignandManufactureofExtrusionDieZhangZhi-hao,XieJian-xin(InstituteforAdvancedMaterialsandTechnology，Un
3、iversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，PRChina)Abstract:Thearticleintroducedthediedigitaldesign,optimizationandproductionqualityforecastofextrusion,andtheprocessesofdiedigitalmanufacture.Theauthorspointedoutthat,theaimsofthedigitaldesignofextrusiondiewereprovidinggeometrya
4、ndtopologyinformationofthedie,aswellastheprocessinformationofextrusionpractice.Thecoretechnologiesofthedigitaldesignweredigitalmodelinganddigitalsimulation.Digitalsimulationwasappliedinanalyzingmetalflowingbehaviors,dieoptimization,andproductionqualityforecastofextrusion.Usingvirtualex
5、trusionbasedondigitalsimulationwasaneffectivewaytoachieve“withoutdietest”ofextrusiondie,andalsowasanimportantplatformfordevelopingnewdesignideasandmethods.ThefeatureofdigitalmanufactureofextrusiondiewasthewideapplicationofCNCprocessing,heattreatmentandsurfacetreatment.Improvingthemanuf
6、acturelevelofextrusiondieswithcomplicateandmulti-orificestructurethroughcombiningCAD,CAMandCAEeffectively,wasthekeydevelopmentdirectionoftheextrusiondiedigitalmanufactureindustryatthecurrentstageofourcountry.Keywords:Extrusiondie;Digitaldesign;CNCprocess;Numericalsimulation1前言模具設(shè)計(jì)制造是擠壓
7、生產(chǎn)的核心技術(shù)，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(dá)生產(chǎn)成本的50%[1]。12傳統(tǒng)的鋁合金型材擠壓模具設(shè)計(jì)主要依據(jù)工程類比和模具設(shè)計(jì)者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，模具設(shè)計(jì)加工完成后需經(jīng)多次試模和修模才能保證其順利投入使用，導(dǎo)致擠壓產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性差、模具使用壽命較短，甚至造成企業(yè)停工待模，影響正常生產(chǎn)。隨著擠壓產(chǎn)品在航空航天、軌道交通、國防軍工等領(lǐng)域應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，擠壓產(chǎn)品不斷向精密化、大型化、斷面形狀復(fù)雜化、產(chǎn)品性能均勻化發(fā)展，傳統(tǒng)的擠壓模具設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很難滿足擠壓生產(chǎn)的高效率、高產(chǎn)品附加值的實(shí)際需求，改
