模具设计与制造技术的发展趋势

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1、论坛FORUM模具设计与制造技术的发展趋势DesignandManufacturingTechnologyDevelopmentTendencyofMouldandDie中航商用航空发动机有限责任公司南长峰模具设计过程是一个建立在设计专家丰富的经验与知识基础上的创造性思维过程，它不仅是参考经验知识的辅助设计，更有在现有经验知识基础上的进一步积累创新。为实现模具设计的自动化与智能化，在模具设计发展过程中逐步引入了基于知识的工程技术以及推理技术实现模具的设计，实现设计决策的自动化。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.09.

2、042造周期的瓶颈之一。具设计技术经历了从依靠人的经验南长峰和手工制图到采用计算机辅助和自毕业于西北工业大学航空宇航制模具设计技术动决策设计的过程。CAD/CAE技术造工程专业，工程师，中航商发项目与随着产品结构复杂程度的提高，的应用对缩短模具制造周期及提高供应链部部长助理。产品的模具结构也越来越复杂，如图模具质量有着显著的作用。模具设1所示。伴随模具结构复杂程度的计、制造水平的提高也带来产品加工提高以及CAD/CAE技术的发展，模质量与效率的不断提高。例如，在航在生产活动中，大部分产品的生空发动机叶片锻造模具的发展中，随产都需要使用模具。尤其是在航

3、空着技术的不断发展，叶片精锻技术得发动机制造中，模具是重要而特殊的到不断发展并大量使用，面向叶片精工艺装备，其设计和制造占整个发动锻的锻压模具设计与锻件设计CAD机设计制造周期的30%左右，对发系统逐渐得到应用。这对于缩短叶动机的制造质量、生产周期、制造成片精锻模具设计制造周期，实现设计本产生直接影响。由于航空发动机制造数据共享和信息集成，提高工作模具具有结构形状复杂、种类多、批效率，使设计、工艺、加工等有机地结量小、设计制造质量要求高等特点，合起来有重要作用。例如，借助图其生产与制造一直是制约发动机制图1叶片精锻模具2中所示的航空发动机叶片精锻模4

4、2航空制造技术·2015年第9期论坛FORUM读入叶片型面数据免由于产品数据不唯一而对设计制造造成的数据有效性影响。（3）能够根据多种条件快速查工艺计算及数据转换找相关的产品数据，能够根据产品结构组织产品数据，在产品结构和产品凸台锻件叶身型面榫头模型数据间直接建立直观、清楚的关系。（4）实现文件格式、设计图形文毛边槽叶片锻件件幅面标准化。（5）严格设计流程和更改流程管终锻上模终锻下模预锻上模预锻下模理，通过严格的流程控制，保证设计和工艺数据正确性，提高工作效率。终切模预切模模具设计过程是一个建立在设计专家丰富的经验与知识基础上的校正模创造性思维过程，

5、它不仅是参考经验知识的辅助设计，更有在现有经验知修整识基础上的进一步积累创新。为实图2叶片精锻模CAD系统流程现模具设计的自动化与智能化，在模CAD系统，可对航空发动机叶片的平台进行了结合。例如，叶片模具设具设计发展过程中逐步引入了基于终锻件、终锻模、预锻件、预锻模、挤计系统可以很好地在PDM环境下进知识的工程技术以及推理技术实现杆件和挤杆模等进行实体造型，还可行集成，从而带来如下益处：模具的设计，实现设计决策的自动实现平衡角计算、叶根/叶尖部位延（1）通过严格的权限设置和产化。例如，在空心涡轮叶片的模具设伸、变形抗力中心计算和棒料积聚工品数据集中管

6、理，既保证了产品数据计过程中，西北工业大学开发了基于步等工艺计算。的安全性，又保证了产品数据的有效案例推理与基于规则推理相结合的在航空发动机空心涡轮叶片的共享，能够解决重复设计的问题。模具设计系统，如图5所示。其中，制造方面，空心涡轮叶片一般采用定（2）保证产品数据的唯一性，避基于案例的推理主要用于模具的概向结晶或单晶净成形精密铸造。在念设计，而基于规则的推理设计则用我国航空发动机精铸涡轮叶片设计于模具细节的设计。制造过程中，由于模具设计的尺寸不够合理导致精铸叶片的型面精度低、模具高速加工技术质量不稳、废品率很高的问题一直没在航空发动机制造行业，模具

7、通有解决。为了解决精铸叶片（如图3常结构复杂、种类多、批量小，其设计所示）成型精度低、质量不稳、废品图3精铸叶片和制造周期在航空发动机制造中占率高等问题，国内（如西北工业大学精铸涡轮叶片模具型腔优化设计系统等）相关机构通过综合分析空心涡轮叶片精铸过程中的变形情况，优化设计空心涡轮叶片精铸模具的型腔，型腔初始仿真数据型腔曲面虚拟修模并开发了空心涡轮叶片模具型腔优设计处理重构化设计软件。空心涡轮叶片模具型腔优化设计软件功能体系如图4所示。通过采用空心涡轮叶片精铸模工艺模型设计型腔体设计位移场计算位移矢量分解位移场补偿型腔点云输出几何参数提取切片处理型腔复

8、原具型腔优化设计系统，可以有效减少修模次数，提高空心涡轮叶片的成形精度。随着信息技术水平的不断提高，模具设计