張金亞

（貴州詹陽動力重工有限公司，貴州 貴陽 550006）

基于Creo的某輪式挖機(jī)輪胎橡膠圈橡膠模具設(shè)計

Creo based wheeled excavator tire rubber ring mold design

張金亞

（貴州詹陽動力重工有限公司，貴州 貴陽 550006）

采用Creo軟件建立輪式挖機(jī)輪胎橡膠圈實(shí)體模型，運(yùn)用Creo制造模塊創(chuàng)建模具體積塊，對模具進(jìn)行分模模擬，確保其運(yùn)行可靠。運(yùn)用三維CAD/CAE技術(shù)可進(jìn)行產(chǎn)品到模具的設(shè)計，縮短開發(fā)周期，模具實(shí)體感強(qiáng)，降低了設(shè)計制造的成本和風(fēng)險。

輪胎橡膠圈；Creo；橡膠模具；分型面

橡膠材料，具有高彈性、高耐磨性、極好的絕緣性，有其它材料無法比擬的優(yōu)勢。機(jī)械行業(yè)中，不論小型汽車還是重型工程機(jī)械，橡膠制品的應(yīng)用都非常廣泛。國外比較重視橡膠模的研究，早已使用大型復(fù)雜、自動化程度高的橡膠模，而國內(nèi)卻一直處于相對滯后的狀態(tài)。要改變這種狀態(tài)，縮短差距，必須提高對橡膠模的重視，研究、改進(jìn)、發(fā)展橡膠模技術(shù)，首當(dāng)其沖的就是橡膠模具的設(shè)計問題。隨著科技的高速發(fā)展及人們對軟件的深入學(xué)習(xí)，三維設(shè)計軟件已經(jīng)成為橡膠模具設(shè)計必不可少的手段。對于大型復(fù)雜的橡膠制品，其優(yōu)勢更加顯而易見。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

圖1為某輪式挖機(jī)輪胎橡膠圈，總體外形較大、單面對稱的橡膠圈形。

徑向最大尺寸為Φ800 mm，厚度為116 mm；徑向?yàn)榧s1 °的斜面，其上均勻分布12個Φ45 mm的沉孔，沿斜面有2圈及12條呈輻射狀R2.5 mm的半圓凸起，上下兩面的孔及半圓凸起分別錯開15 °；內(nèi)圈的兩個13 °及35 °斜面，便于安裝且有助于橡膠件的脫模取件；臺階過渡處的圓角，增強(qiáng)橡膠件美觀性，更改善橡膠成形的流動性，且利于橡膠件脫模。零件單面結(jié)構(gòu)對稱，利于熱均衡，不易產(chǎn)生熱變形；但厚度比較大，易產(chǎn)生氣泡，不易于取件。

圖1 某輪式挖機(jī)輪胎橡膠圈

零件材料為三元乙丙橡膠，具有比重小、耐熱性好、絕緣性佳、耐氧化及抗臭氧極強(qiáng)的特點(diǎn)。三元乙丙屬于聚烯烴家族，具有極好的硫化特性，硫化收縮率約為1.5%。

2 橡膠件Creo造型

設(shè)定好工作目錄，按橡膠件零件設(shè)置材料、精度、單位、公差，運(yùn)用Creo旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描、陣列、倒角等基本特征完成零件造型。首先由草繪截面繞草繪軸旋轉(zhuǎn)360 °得到零件基本外形；由直徑及角度方式拉伸單個直孔，通過角度值尺寸陣列孔一周；由封閉截面/開放軌跡掃描出輻射狀半圓凸筋中的一條，通過旋轉(zhuǎn)陣列得到12根輻射筋；由封閉截面/封閉軌跡掃描出兩圈環(huán)形筋；倒光滑圓角。

3 橡膠模具設(shè)計

3.1 導(dǎo)入?yún)⒄漳Ｐ?/p>

新建一個制造模式下模具型腔文件，將制件以“裝配”方式放置于默認(rèn)模具原點(diǎn)位置，以“按比例收縮”方式設(shè)置橡膠圈零件的收縮率為0.015。零件厚度尺寸較大，拔模取件較困難，厚度方向設(shè)置1～3°拔模斜度。

設(shè)計模具工件外形尺寸：模具尺寸大，采用定位銷定位，采用方形外形便于制造及模具在設(shè)備上的裝夾。取長寬高各為：1 100 mm、980 mm、150 mm。

3.2 創(chuàng)建分型面

分型面是假想模具閉合時凸凹模的分割面，選擇分型面是模具設(shè)計至關(guān)重要的一步，對橡膠件質(zhì)量和模具的制造、使用都有很大影響。分析該零件圈形且外形對稱，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、啟模、拔模取件、利于排氣的分型原則，將分型面定于零件徑向方向，置于厚度方向的中間位置。

利用草繪填充方式，將主分型面構(gòu)建出來；復(fù)制零件曲面或草繪拉伸曲面分別創(chuàng)建零件雙面兩組12—Φ45孔的次分型面組；運(yùn)用曲面合并，將主次分型面合并成一張完整的分型面，如圖2所示。

3.3 模具體積塊創(chuàng)建、模具要素設(shè)計

圖2 分型面

利用已創(chuàng)建分型面分割橡膠件及模具毛坯工件，得到凸、凹模及24顆型芯的體積塊，抽取出來成為模具的各個獨(dú)立部分，利用裝配工具將抽取出的凸、凹模和型芯進(jìn)行優(yōu)化，對模具的溢膠槽、跑膠槽、啟模槽、減輕孔及起吊等進(jìn)行設(shè)計。（見圖3）對于下模，除與上模相應(yīng)的減輕孔減輕缺口外，還應(yīng)開設(shè)溢膠槽、跑膠槽及啟模槽。該橡膠件為厚度較大的圈形，在下模型腔的內(nèi)外側(cè)都開設(shè)一圈溢膠槽；由于尺寸大，在壓制過程中產(chǎn)生氣體較多，而厚度大，模具較深，氣體不易排出，相應(yīng)在型腔內(nèi)外兩側(cè)四個方向開設(shè)跑膠槽，防止溢膠槽也無法容納的橡膠無處可流，也可以使型腔與外界拉通，利于排氣。該模具較大，為便于啟模，啟模槽沿模板四周開設(shè)寬16 mm，深12 mm。

圖3 模具要素設(shè)計

3.4 模具檢測

模具設(shè)計完成后進(jìn)行模具分析，包括分型面、拔模、干涉等。裝配各元件，可檢查模具各零件尺寸與相對位置，確認(rèn)是否有壁厚過薄或元件干涉的情況。定義模具開模距離等相關(guān)參數(shù)，執(zhí)行干涉檢查，完成開模模擬，并可完成分型面、拔模的檢查。

4 模具設(shè)計后期

設(shè)計完成后，根據(jù)由3D模型可獲得2D工程圖，也可利用Creo的NC加工模板，對模具各元件進(jìn)行數(shù)控加工的編程和設(shè)置，為后續(xù)的數(shù)控加工做好準(zhǔn)備。

模具加工完成后投入了生產(chǎn)，制出的產(chǎn)品（見圖4）外形美觀，質(zhì)量良好，完全達(dá)到了使用要求，在輪式挖掘機(jī)上已經(jīng)有了很好地應(yīng)用。

TQ336

1009-797X （2015） 16-0147-03

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.051

張金亞（1986-）,女，工程碩士在讀，貴州詹陽動力重工有限公司技術(shù)部工藝員，主要從事夾具模具設(shè)計及機(jī)械加工工藝工作。

2015-07-03