張曉光

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，錦州 121001）

1 概述

驅(qū)動(dòng)盤對汽車來說是非常重要的，驅(qū)動(dòng)盤是給汽車傳遞動(dòng)力的，所以驅(qū)動(dòng)盤要求的精度是非常高[1]的。在工廠加工用熔模鑄造的方法來鑄件，這樣對于工件來說精度可以達(dá)到很高，然后用機(jī)床對工件重要部位進(jìn)行進(jìn)一步的加工。本文設(shè)計(jì)的零件對于驅(qū)動(dòng)盤上、下兩塊平行板的平行度要求很高，并且槽和外圓柱面的表面粗糙度要求很高，主要目的是為了定位，確保在總裝過程中的裝配尺寸，所以要求在加工過程中要保證其重要尺寸的精度。

常用的模具設(shè)計(jì)CAD/CAM軟件有PRO/E，CAXA，UG，MASTERCAM等，本文主要利用PRO/E進(jìn)行模具三維實(shí)體設(shè)計(jì)，然后利用數(shù)控加工軟件MASTERCAM軟件完成驅(qū)動(dòng)盤模具的數(shù)控加工仿真以及數(shù)控代碼的生成，最后利用軟件接口在CAXA軟件中完成二維模具裝配圖的繪制。

2 實(shí)體造型

Pro/E是一個(gè)全方位的三維設(shè)計(jì)開發(fā)軟件，其中包括實(shí)體創(chuàng)建模型模塊、零件裝配模塊、模具設(shè)計(jì)模塊和數(shù)控加工模塊等功能，并且它具有單一數(shù)據(jù)庫，各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)可以再生，它采用了參數(shù)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員使用起來非常方便[2]。

2.1 創(chuàng)建實(shí)體注意問題

在零件設(shè)計(jì)模塊中，繪制零件時(shí)應(yīng)注意一下四點(diǎn)。

1）在繪制草圖時(shí)，圓畫在坐標(biāo)系中心，其他圖形盡量畫在第一象限，否則會(huì)出現(xiàn)坐標(biāo)系的約束尺寸，給尺寸驅(qū)動(dòng)帶來困難。尺寸最好一起驅(qū)動(dòng)，防止視圖混亂。

2）在使用拉伸和旋轉(zhuǎn)這些最基本的命令時(shí)，一定要注意它們的先后順序，否則會(huì)出現(xiàn)后面的造型將前面的造型破壞的情況出現(xiàn)。

3）在造型實(shí)體前最好有一個(gè)造型的大致思路，盡量用最少、最簡單的命令完成造型，思路一定要清晰。

2.2 創(chuàng)建過程

通過以上分析利用三維軟件Pro/E對其造型過程如下。

1）新建零件文件

單擊“新建”按鈕打開“新建”對話框，輸入零件名稱“驅(qū)動(dòng)盤”。

2）創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征

（1）基本體的創(chuàng)建：通過拉伸和旋轉(zhuǎn)命令完成驅(qū)動(dòng)盤基本體的創(chuàng)建；

（2）繪制下板：由于上下板不在一個(gè)平面，需要建立平面，點(diǎn)擊平面按鈕，以上板的下表面為基準(zhǔn)，在80.59處建立于下表面平行的平面DTM1，在基準(zhǔn)面上創(chuàng)建拉伸實(shí)體，零件上下板的厚度比較小，要求的精度高，形狀復(fù)雜，在造型中出現(xiàn)的主要問題是上下板連接處的肋板，肋板與上下板的連接處的銜接經(jīng)常出現(xiàn)問題。在此可以采用簡單的拉伸命令對該部分進(jìn)行造型，但是經(jīng)過細(xì)審圖紙的尺寸，發(fā)現(xiàn)肋板與上板的連接處不能拉伸，形狀與圖紙完全不一樣，最終利用合并曲面的命令完成了造型，如圖1所示。

圖1 零件最終模型

3 模具設(shè)計(jì)

模具是一種高生產(chǎn)效率的工藝裝備。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用模具，能夠成批生產(chǎn)，節(jié)約原材料，穩(wěn)定制件質(zhì)量[3]。模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的作用很大，生產(chǎn)效率高，可以實(shí)現(xiàn)制品或零件的高速度大量生產(chǎn)；可實(shí)現(xiàn)少切削、無切削加工；操作工藝簡單，利用模具生產(chǎn)制品時(shí)，不需要操作者較高的技藝水平[4]。

3.1 模具分型過程

驅(qū)動(dòng)盤是精鑄零件，采用熔模鑄造。驅(qū)動(dòng)盤有左右之分，本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)盤零件是左側(cè)驅(qū)動(dòng)盤，它的形狀不對稱，內(nèi)孔和內(nèi)槽在開模的時(shí)候很難開出來。初步開模方案是分為上下兩個(gè)模塊，有孔的地方加芯子，這種方案實(shí)施起來出現(xiàn)了很多問題，需要分成小滑塊，有的地方還不能開模。經(jīng)過更正后開模為上、中、下開模，加上芯子一共分成4部分，這樣芯子也少了，干涉消失。利用Pro/E軟件進(jìn)行模具分型如下。

1)第一分型面的選取很重要，我選擇上分型面，這個(gè)分型面很復(fù)雜，需要復(fù)制，合并等命令，利用拉伸創(chuàng)建第二個(gè)分型面。

2)開模的難點(diǎn)在于，內(nèi)部小滑塊的第一分型面一定要三面封閉，分模面不能有縫隙，最后的一個(gè)分型面把中間的模再次分開，這樣在開模的時(shí)候沒有干擾。

3)模擬開模過程，模具開模結(jié)束，最后結(jié)果如圖2所示。

圖2 模擬結(jié)果

3.2 分模過程注意要點(diǎn)

1）選面復(fù)制問題。在建立分型面過程中，首先需要選擇開模時(shí)需要的實(shí)體表面，并對其復(fù)制以生成曲面，但是傳統(tǒng)的選面方法就是一邊按著ctrl鍵，一邊用鼠標(biāo)選面，這種方法對于簡單規(guī)則的幾何體可以較為順利的實(shí)現(xiàn)，但是對于復(fù)雜表面，如果還是利用傳統(tǒng)的方法，很容易出現(xiàn)選重面、誤選線等現(xiàn)象，出現(xiàn)這些現(xiàn)象之后只能放棄本次選面，從頭再來，很是繁瑣。在設(shè)計(jì)過程中所采用的方法就是全選面，無論在任何一次建立分型面的時(shí)候均把所有的實(shí)體表面復(fù)制，然后再與建立的分型面進(jìn)行合并，這樣雖然表面多選了，但是經(jīng)過正確的合并之后，一般都會(huì)把多余復(fù)制的表面去除，同樣也能達(dá)到預(yù)期的目的，而且全選面的方法很簡單：先點(diǎn)選任意一面然后按住shift選擇其它任意一面，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)體表面除了第二次選擇的面沒有選上之外，其它的表面均已選上，最后再用ctrl選上剩余的那個(gè)表面即可。這種方法不僅僅能減少設(shè)計(jì)的時(shí)間，主要能避免漏選和錯(cuò)選線的現(xiàn)象。

2）分型面合并失敗。在分型面合并的時(shí)候容易出現(xiàn)構(gòu)造的分型面很難與復(fù)制面進(jìn)行合并，所以要保證避免三條常犯的錯(cuò)誤，（1）要保證構(gòu)造的分型面要完全切割塊；（2）要保證構(gòu)造出來的分型面與復(fù)制的表面之間不應(yīng)該有空隙；（3）保證復(fù)制面的完整。

3.3 模具二維裝配圖

根據(jù)三維軟件Pro/E進(jìn)行開模，然后利用二維軟件CAXA進(jìn)行二維裝配圖的繪制，考慮到連接件的結(jié)構(gòu)，增加頂出裝置，整體模具設(shè)計(jì)夾緊裝置、澆注系統(tǒng)、定位裝置等，繪制二維結(jié)構(gòu)圖形如圖3所示。

圖3 模擬開模過程圖形

4 數(shù)控加工仿真

數(shù)控技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)不可缺少的技術(shù)，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，它是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，集傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)于一體的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率和柔性自動(dòng)化等[5]。

驅(qū)動(dòng)盤模具上模型腔曲面較為復(fù)雜，Mastercam X5不但具有強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能，可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件，而且具有強(qiáng)大的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。其可靠刀具路徑效驗(yàn)功能使Mastercam模擬零件加工的整個(gè)過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，真實(shí)反映加工過程中的實(shí)際情況，同時(shí)Mastercam對系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶無論是在造型設(shè)計(jì)、CNC銑床、CNC車床或CNC線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果。

利用Mastercam X5對模具進(jìn)行加工過程。

1）啟動(dòng)Mastercam，調(diào)入IGS文件，選擇機(jī)床類型為銑床，邊界盒方式選擇毛坯尺寸。

圖4 生成的軌跡和仿真結(jié)果

2）刀具路徑選擇—曲面粗加工—粗加工挖槽加工—選取加工表面—確定結(jié)果，刀具路徑生成軌跡，校驗(yàn)刀具路徑是否安全，進(jìn)行加工模擬，最后進(jìn)行后置處理、產(chǎn)生NC程序，生成軌跡和仿真結(jié)果如圖4所示。

5 結(jié)論

在汽車零部件中驅(qū)動(dòng)盤零件較為復(fù)雜，利用Pro/E三維造型的簡單命令不能實(shí)現(xiàn)， 在本文中利用Pro/E軟高級(jí)命令完成三維實(shí)體建模，使得設(shè)計(jì)過程更加直觀，大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。模具使用領(lǐng)域很廣泛。模具設(shè)計(jì)是利用Pro/E進(jìn)行分模，然后生成igs文件，導(dǎo)入到CAXA中進(jìn)行模具二維圖形的創(chuàng)建，還可以把igs文件導(dǎo)入到軟件

Mastercam X5進(jìn)行數(shù)控加工仿真，仿真后生成的數(shù)控加工代碼可以直接通過軟件接口導(dǎo)入到數(shù)控機(jī)床里進(jìn)行零件的實(shí)際加工。

[1] 李燕輝. 打造中國汽車零部件企業(yè)核心競爭力[J]. 現(xiàn)代零部件, 2010, (11): 66-69.

[2] 余五新, 趙興全. Proe在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師, 2001, (4): 26-28.

[3] 張培耕, 戴勇, 袁國定. 國內(nèi)模具工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程, 2000, (11).

[4] 許發(fā)樾, 周永泰. 現(xiàn)代模具工業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)[J]. 模具技術(shù), 2001.

[5] 李雪飛. 煤炭業(yè)數(shù)控技術(shù)人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐[J].煤炭技術(shù), 2011, (11): 246-247.