自頂向下的異形軸熔模鑄造模具設(shè)計范文
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摘要:因異形軸零件為多槽的軸類零件，本文通過自頂向下方法在三維工程軟件中基于分型面進(jìn)行該零件的整體布局和模塊劃分，將該零件模具成型部分劃分為五部分，實現(xiàn)了模具的三維可視化設(shè)計。基于三維模型，在二維工程軟件中進(jìn)行局部設(shè)計，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件和剖切等方法將該模具定位、夾緊等結(jié)構(gòu)以工程圖紙形式展現(xiàn)，有效地節(jié)省了模具設(shè)計時間，保證了模具成型質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:自頂向下；熔模鑄造；模具設(shè)計；CAD
引言
隨著CAD/CAM技術(shù)的快速發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中，越來越多采用三維建模技術(shù)，尤其是具有復(fù)雜曲面的模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)廣泛地采用[1-6]。熔模精鑄模具因其成形質(zhì)量高，常被用來生產(chǎn)精密復(fù)雜的生產(chǎn)[7-9]。本文基于自頂向下技術(shù)在三維工程軟件中，從裝配體中開始設(shè)計對大馬力發(fā)動機(jī)支架熔模精密鑄造模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了模具設(shè)計的質(zhì)量和效率[9-10]。首先在三維軟件Pro/Engineering中建立零件的三維CAD模型，基于鑄造工藝和機(jī)械加工工藝規(guī)程進(jìn)行毛坯三維CAD模型的修改，最終建立鑄造毛坯的三維數(shù)字化模型。
1毛坯的三維建模
基于異性軸的二維零件圖，分析可得該零件主要由圓柱體、凸臺、側(cè)槽和中孔等構(gòu)成。結(jié)合鑄造余量及工藝，在Pro/Engineering中設(shè)計該零件的毛坯，利用拉伸、陳列、旋轉(zhuǎn)、孔等命令造出外廓，用拉伸先把主體形狀畫出，再在上表面方添加方形槽，用旋轉(zhuǎn)去除材料，用孔把內(nèi)腔做平建模，利用倒角命令形成內(nèi)邊。同樣，畫出各個其余槽采用拉伸去除材料方法構(gòu)成槽，最后完成整體造型，如圖1。
2熔模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1模具整體設(shè)計
自頂向下方法在模具設(shè)計中一般分為兩部分，即模具整體設(shè)計和局部設(shè)計。首先根據(jù)毛坯的尺寸和形狀首先規(guī)劃整個模具的整體布局，在Pro/En-gineering模具模塊建立模具成型部分，根據(jù)熔模精鑄工藝確定最小壁厚范圍在20mm左右，模具成型部分為長方體，總體長寬高為210×150×170mm。毛坯豎直放置，凸臺一側(cè)朝上，便于開模取件。在長方體內(nèi)規(guī)劃模具成型部分由五個主要部分組成，即上模、下模、活塊1、活塊2、活塊3，三個活塊以便成形側(cè)槽。在此利用分型面方法進(jìn)行各主要部分設(shè)計，通過復(fù)制曲面、延伸曲面、合并曲面等命令在長方體內(nèi)分割出五個獨立部分，采用分割、抽取等命令形成如圖2所示上述五個成型零件。
2.2模具局部設(shè)計
模具的局部設(shè)計是通過將各成型部分零件拆分，修改局部特征完成，該部分是在二維工程軟件中完成，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件（如螺栓、銷等）形成模具的定位和夾緊部分，通過在在上模中畫出上活塊，有利于上模抬起，工件留在下模。如圖3所示，模具的上下模板由兩個螺栓夾緊，起模方向自下向上，用定位銷保證對齊，澆注口放在分型面上，除了上活塊外其他三個活塊通過模具體上的方槽定位和銷軸鎖緊，上活塊通過孔配合和壓板實現(xiàn)壓緊。當(dāng)模具合模注蠟成形后，首先松開并旋轉(zhuǎn)壓板，將上活塊抽出，然后將三個銷軸拔出，抽出三個活塊，最后松開鎖緊螺栓，將上模抬起，取出蠟質(zhì)工件。
3結(jié)語
基于自頂向下的方法三維和二維工程軟件相結(jié)合的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了異形軸零件的模具設(shè)計。利用Pro/Engineering的模具模塊進(jìn)行模具主體分型設(shè)計，布局模具結(jié)構(gòu)和干涉檢查，減少了因復(fù)雜曲面導(dǎo)致分型困難，也有利于CAD/CAM技術(shù)實現(xiàn)模具型腔的加工。二維工程軟件補充了三維建模過程中的標(biāo)準(zhǔn)件和模具結(jié)構(gòu)工程圖輸出等不足，有利于工程技術(shù)人員按照裝配要求加工裝配模具，有效銜接了設(shè)計制造工作流程。
作者：姚芳萍 伍嘉錦 凌振威 張雪巖 單位：遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院