自頂向下的異形軸熔模鑄造模具設計范文

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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，實現了模具的三維可視化設計。基于三維模型，在二維工程軟件中進行局部設計，通過調用標準件和剖切等方法將該模具定位、夾緊等結構以工程圖紙形式展現，有效地節省了模具設計時間，保證了模具成型質量。

關鍵詞:自頂向下；熔模鑄造；模具設計；CAD

引言

隨著CAD/CAM技術的快速發展，在產品設計和制造過程中，越來越多采用三維建模技術，尤其是具有復雜曲面的模具在結構設計中已經廣泛地采用[1-6]。熔模精鑄模具因其成形質量高，常被用來生產精密復雜的生產[7-9]。本文基于自頂向下技術在三維工程軟件中，從裝配體中開始設計對大馬力發動機支架熔模精密鑄造模具進行結構設計，提高了模具設計的質量和效率[9-10]。首先在三維軟件Pro/Engineering中建立零件的三維CAD模型，基于鑄造工藝和機械加工工藝規程進行毛坯三維CAD模型的修改，最終建立鑄造毛坯的三維數字化模型。

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、側槽和中孔等構成。結合鑄造余量及工藝，在Pro/Engineering中設計該零件的毛坯，利用拉伸、陳列、旋轉、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，用旋轉去除材料，用孔把內腔做平建模，利用倒角命令形成內邊。同樣，畫出各個其余槽采用拉伸去除材料方法構成槽，最后完成整體造型，如圖1。

2熔模模具結構設計

2.1模具整體設計

自頂向下方法在模具設計中一般分為兩部分，即模具整體設計和局部設計。首先根據毛坯的尺寸和形狀首先規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，凸臺一側朝上，便于開模取件。在長方體內規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槽。在此利用分型面方法進行各主要部分設計，通過復制曲面、延伸曲面、合并曲面等命令在長方體內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模具局部設計

模具的局部設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，通過調用標準件（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壓緊。當模具合模注蠟成形后，首先松開并旋轉壓板，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，取出蠟質工件。

3結語

基于自頂向下的方法三維和二維工程軟件相結合的方式進行結構設計實現了異形軸零件的模具設計。利用Pro/Engineering的模具模塊進行模具主體分型設計，布局模具結構和干涉檢查，減少了因復雜曲面導致分型困難，也有利于CAD/CAM技術實現模具型腔的加工。二維工程軟件補充了三維建模過程中的標準件和模具結構工程圖輸出等不足，有利于工程技術人員按照裝配要求加工裝配模具，有效銜接了設計制造工作流程。

作者：姚芳萍 伍嘉錦 凌振威 張雪巖 單位：遼寧工業大學機械工程與自動化學院