1 引言

隨著新型塑料材料、工藝的發(fā)展，塑料產(chǎn)品以其重量輕、強(qiáng)度好、成本低廉的特點(diǎn)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而作為傳動(dòng)工具中的佼佼者——斜齒輪以其傳動(dòng)具有逐漸嚙合、重合度大、承載能力高、傳動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，在傳動(dòng)中得到很廣泛的應(yīng)用。因此在現(xiàn)代的傳動(dòng)中，如打印器材、照相器材、玩具車(chē)等方面越來(lái)越多的采用塑料斜齒輪作為傳動(dòng)部件。而這一切都離不開(kāi)模具的設(shè)計(jì)與制造，本文將重點(diǎn)介紹有關(guān)Dlecam軟件中的Moldmaker模具設(shè)計(jì)模塊，該模塊是專(zhuān)門(mén)用來(lái)做模具設(shè)計(jì)的，通用性強(qiáng)，使用方便，功能強(qiáng)大。

2 DELCAM軟件Moldmaker功能簡(jiǎn)介

2.1 Moldmaker功能簡(jiǎn)介

Moldmaker模塊是Delcam專(zhuān)門(mén)為注射模設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)的，基于實(shí)體的，以注射模設(shè)計(jì)過(guò)程為向?qū)У膽?yīng)用工具。設(shè)計(jì)師通過(guò)其提供的一系列工具，可以快速的設(shè)計(jì)一套模具。Moldmaker可以讓設(shè)計(jì)師集中精力在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，而不是將時(shí)間花費(fèi)在軟件的操作上，同時(shí)由于Moldmaker是一種模具設(shè)計(jì)的過(guò)程應(yīng)用，不同的設(shè)計(jì)師采用同樣的設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)模具，這樣就可以保證不同的模具其裝配結(jié)構(gòu)和層的設(shè)定是統(tǒng)一的。便于設(shè)計(jì)人員之間的交流與合作。

Moldmaker模塊模具設(shè)計(jì)操作過(guò)程如下：

2.2 建立塑件模型及其流程

塑料產(chǎn)品的三維建?？梢酝ㄟ^(guò)以下兩種方式：

（1）利用PowerSHAPE直接進(jìn)行實(shí)體建模：PowerSHAPE提供的強(qiáng)大的實(shí)體曲面混合造型功能，通過(guò)由曲線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生曲面、由分離曲線(xiàn)產(chǎn)生曲面、通過(guò)線(xiàn)框產(chǎn)生填充曲面、由線(xiàn)框產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)曲線(xiàn)曲面、擠出面、旋轉(zhuǎn)曲面、圓倒角曲面、調(diào)配曲面、實(shí)體的交、并、減、分、增厚、抽殼、隆起、模仿變形等和曲面與實(shí)體的相互轉(zhuǎn)換操作來(lái)完成塑件的規(guī)則曲面、自由曲面以及實(shí)體的設(shè)計(jì)。

（2）利用PS-Exchange進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，PSExchange具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，可以將其他軟件所產(chǎn)生的CAD模型直接讀進(jìn)來(lái)。PS-Exchange現(xiàn)在能轉(zhuǎn)換UG、Pro/E、Catia、Solidedge、Solidworks、Cimatron等所有的CAD專(zhuān)用數(shù)據(jù)及IGES、STL、DXF、DWG等通用數(shù)據(jù)，能做到數(shù)據(jù)的無(wú)縫傳輸。

3 創(chuàng)建三維模型

三維模型的創(chuàng)建一般經(jīng)過(guò)Delcam軟件的Moldmaker模塊可以實(shí)現(xiàn)，在創(chuàng)建過(guò)程中使用PowerSHAPE模式或者通過(guò)EXCHANGE轉(zhuǎn)換其他的文件格式進(jìn)入Moldmaker模塊，或者利用表達(dá)式進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)，對(duì)于將引入Moldmaker模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的零件，最好是參數(shù)化零件，這樣在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行后期的產(chǎn)品改進(jìn)后，其模具的三維圖形自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)修改，提高了設(shè)計(jì)效率。斜齒輪三維模型如圖1所示。

4 注塑模具的設(shè)計(jì)思路與方法

4.1 分型面確定

模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)鍵是選擇模具的分模面，只有保證有很好的分模面。

根據(jù)圖1斜齒輪零件的特點(diǎn)，將分模面確定在直齒輪部分和斜齒輪部分相交的表面，如圖一所示。這樣就可以產(chǎn)生定模型腔和動(dòng)模型腔如圖2所示

圖2 斜齒輪三位模型

圖3 動(dòng)定模型腔

4.2 頂出方式的確定

對(duì)于斜齒輪的頂出方式，一般有兩種觀(guān)點(diǎn)，其一是直接頂出，不采用任何特殊的頂出設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式只適合于斜齒輪β角不大，齒輪厚度不大的情況下，但從理論角度講，這種頂出設(shè)計(jì)在頂出過(guò)程中難免會(huì)損傷塑料制品，特別是斜齒部分，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分考慮制品的損傷程度是否會(huì)影響制品在后期使用。另外一種頂出方式就是設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的螺旋頂出，即在頂出過(guò)程中制品沿著斜齒輪螺旋方向頂出。具體設(shè)計(jì)思路如下：

采用雙向推力球軸承將模具型腔如圖5所示的24（動(dòng)模型腔）固定于25（雙向推力球軸承）上，在動(dòng)模型腔的下端設(shè)計(jì)一螺旋槽，在推套的外部設(shè)計(jì)兩個(gè)圓柱銷(xiāo)，如圖三所示。這樣在頂出過(guò)程中，推套向前運(yùn)動(dòng)在銷(xiāo)子的作用下動(dòng)模型腔通過(guò)螺旋槽做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而制品由于推桿上鍵的作用保持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而制品順利的脫出動(dòng)模型腔。

在此設(shè)計(jì)中要注意的幾個(gè)問(wèn)題：

1)推套的選用過(guò)程中，應(yīng)該盡可能的將推套的尺寸放大，這樣才能保證推套有足夠的壁厚安裝銷(xiāo)子。推桿直徑的選擇應(yīng)該符合制品內(nèi)孔的尺寸。

2)在設(shè)計(jì)螺旋槽時(shí)，其螺旋方向一定要符合斜齒輪的斜角方向，并且其行程應(yīng)該保證大于制品的壁厚。

圖4 頂出機(jī)構(gòu)示意圖

4.3 澆口和流道的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)澆口形式時(shí)采用點(diǎn)澆口方式，在定模板背面制作流道[2]，如圖5所示21為澆口，在澆口的后方設(shè)計(jì)拉料桿。這樣在開(kāi)模過(guò)程中就可以使廢料從錐形澆口脫出，同制品分離。

4.4 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 模具結(jié)構(gòu)圖

1、澆口套 2、定位圈 3、長(zhǎng)導(dǎo)柱 4、定模底板 5、定模游動(dòng)板 6、定模板 7、動(dòng)模板 8、動(dòng)模托板 9、螺栓 10、限位擋環(huán) 11、墊腳 12、動(dòng)模底板13、推桿 14、推套 15、 頂針板 16、頂針板底板17、復(fù)位彈簧 18、回針 19、動(dòng)模鑲塊 20、拉料桿21錐形澆口 22、定模鑲塊 23、制品 24、雙向推力球軸承 25、軸套

模具工作過(guò)程：注塑完畢保壓冷卻后，在注塑機(jī)的帶動(dòng)下。頂模板6和定模游動(dòng)板5分開(kāi)，澆口和流道中的廢料在拉料桿20的作用下脫離澆口和流道，繼續(xù)開(kāi)模，當(dāng)限位器達(dá)到工作位置時(shí)，定模游動(dòng)板5和定模底板4分開(kāi)，從而廢料從拉料上脫離，繼續(xù)開(kāi)模，當(dāng)限位擋環(huán)10碰到定模板6時(shí)，定模板6停止運(yùn)動(dòng)，鎖扣在注塑機(jī)的帶動(dòng)下分開(kāi)，動(dòng)模板7與定模板6分離，達(dá)到開(kāi)模距離后，注塑機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，注塑機(jī)頂出裝置推動(dòng)頂針板向前運(yùn)動(dòng)，這樣在推套上銷(xiāo)子的作用下，動(dòng)模鑲塊做螺旋運(yùn)動(dòng)，制品脫出動(dòng)模型腔。脫模工作完畢，在復(fù)位彈簧17作用下，頂針板復(fù)位，開(kāi)始下一個(gè)注塑過(guò)程。

圖6 模具結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)DELCAM軟件在注塑模具中應(yīng)用的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)DELCAM軟件在提高注塑模具的設(shè)計(jì)和加工方面具有很顯著的作用，可以快速完成注塑模具的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程，從而進(jìn)一步縮短模具的生產(chǎn)周期，對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)加工水平有很大提高。提高注塑模具的CAD/CAM應(yīng)用水平。