白國靜

熔模精密鑄造作為一種近凈成形的金屬成形工藝，因?yàn)楝F(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，更加廣泛應(yīng)用于汽車、輕工、機(jī)械制造、電工和儀器儀表等領(lǐng)域[1-3]。在鑄造成形工藝過程中，金屬模具是關(guān)鍵，其關(guān)系到在注蠟機(jī)上壓制出的蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量，并直接影響生產(chǎn)率[3-5]。本文基于三維模具CAD設(shè)計(jì)技術(shù)對彎管零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地解決了開模等技術(shù)問題。

1 零件和毛坯的三維建模

如圖1所示彎管零件的三維實(shí)體模型，其外形類似彎管，兩端面及下底面有通孔，由于尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高，需多道機(jī)械加工工序完成。在此結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，利用三維工程軟件Pro/Engineering對該零件進(jìn)行三維造型，主要利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、鏡像、創(chuàng)建面等命令造出外廓，用拉伸除料來造出內(nèi)部的接孔。用拉伸增料、拉伸除料等命令造出零件體主要形狀，然后建立各處倒角、圓角，完成造型。

圖1 零件三維模型

圖2 毛坯三維模型

2 熔模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)熔模鑄造模具設(shè)計(jì)原則，在該毛坯三維結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了分型面的設(shè)計(jì)。如圖3所示，在Pro/Engineering模具模塊中，導(dǎo)入已建好的毛坯模型后，在毛坯的最大截面處，利用平面建模命令建立如圖3所示的主分型面；型芯分型面復(fù)制零件內(nèi)表面，并通過延伸曲面命令將其延伸至模具體外側(cè)；同時(shí)利用拉伸曲面命令將上模分型分成左半模和右半模?？傮w上將模具體分成四部分：左半模、右半模、型芯和下模。這樣分型有利于蠟質(zhì)零件直接從模具中取出，而不需設(shè)計(jì)頂出裝置。

基于上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又因?yàn)槠潴w積較大，所以利用熔模鑄造比較方便。首先對鑄造毛坯進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于小孔（該零件上有直徑8.2 mm的小孔）鑄造困難，所以將零件上的各處孔填平，然后將鑄造余量加到零件上，最終形成如圖2所示的毛坯。

圖3 毛坯分型方案

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在分型成功后，采取自頂向下的方法設(shè)計(jì)模具的定位和夾緊元件。如圖4所示，模具的上模板將左、右半模用螺母夾緊元件和銷釘定位元件固定在下模；如圖5所示模具內(nèi)部的水溶芯通過將圓柱結(jié)構(gòu)與模具左右半模和下模進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)定位和夾緊。為了方便去除澆注口內(nèi)殘余蠟?zāi)＃瑢沧⒖诘奈恢眠x在了分型面上，并設(shè)計(jì)成倒錐形，即外口大，內(nèi)口小，當(dāng)蠟液凝固其中時(shí)，在澆注口處易于將凝料去掉。

圖4 模具三維圖

3 結(jié)束語

基于三維模具CAD軟件對該彎管零件進(jìn)行熔模模具設(shè)計(jì)，彎管模具各組件三維結(jié)構(gòu)清晰直觀，保證了模具各元件間無干涉現(xiàn)象，使定位和夾緊方案更加合理，使?jié)沧⒖谶x取的位置比較合理；同時(shí)模具的內(nèi)部型腔零件可直接導(dǎo)出三維實(shí)體零件，直接使用數(shù)控自動(dòng)編程方法進(jìn)行后續(xù)加工，節(jié)省了數(shù)控編程前的三維造型工作，實(shí)現(xiàn)了模具的分析、設(shè)計(jì)、制造等工作的連續(xù)性，有利于提高模具設(shè)計(jì)的效率。

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