寇偉義，劉淑芬

異形管件熔模模具CAD設計

寇偉義，劉淑芬

（遼寧工業(yè)大學機械工程與自動化學院，遼寧錦州121001）

基于Pro/E軟件，對異形管件的熔模鑄造模具進行CAD設計。具體設計內(nèi)容包括異形管件三維實體造型、模具分型面設計、澆注系統(tǒng)設計、頂出機構(gòu)設計、模具成型零件設計等。CAD技術的應用大幅縮短了模具的開發(fā)周期，有利于提高模具質(zhì)量。

熔模精密鑄造；CAD；模具結(jié)構(gòu)設計

熔模精密鑄造能生產(chǎn)精密、復雜的制件，其制件接近于零件最后的形狀，可不經(jīng)加工或很少加工就可以直接使用[1]，而本文所述管接頭零件形狀多變，各個柱狀特征相交錯綜復雜，因此運用熔模鑄造技術可以鑄造出形狀相近的產(chǎn)品且切削量小、精度高，進而大大提高生產(chǎn)效率。CAD技術的日趨成熟及廣泛應用已經(jīng)給模具行業(yè)帶來了巨大變革。本文采用Pro/E軟件完成異形管件熔模模具的CAD設計[2]。

1 模具設計總體流程[3]

模具設計總體過程為：異形管件三維實體造型模具結(jié)構(gòu)設計（分型面設計、澆注系統(tǒng)設計、頂出機構(gòu)設計）。整個設計過程基于Pro/E軟件完成。三維造型過程要保證零件形狀正確、位置準確，模具設計能保證開模順利，制件形狀完整并盡可能提高自動化程度，在模具設計完成后利用開模動畫仿真檢測開模過程，保證開模過程無干涉、各組件運動位置合理。

2 零件三維實體造型

由零件圖紙知該零件幾何特征多為圓柱狀，因此采用拉伸的方式基本可以完成造型。零件在造型過程中采用造型基準與設計基準一致的原則，這樣可以減少造型過程中尺寸的換算，也避免了由于視角轉(zhuǎn)換而帶來的識圖困難。又由于各個柱狀特征彼此相貫，因此在造型過程特別注意了各個特征的生成順序，使拉伸長度可以通過拉伸到面的方式給出，有些特征沒有長度尺寸就可以通過這樣的方式解決，既保證了形狀尺寸和位置尺寸，又減少了通過其他尺寸換算的麻煩。

具體造型過程為：首先選擇Pro/E中的Right面與圖紙中的基準1重合、Top面與圖紙中的基準2重合、Right面與圖紙中的基準3重合，如圖1所示。選擇好造型基準之后，開始創(chuàng)建帶有基準面的實體（圖1中的背板及兩個塊體）。這樣造型中的基準面就形成了，其他尺寸按照圖紙的標注由這三個基準面引出即可。完成基本特征造型后進行倒角，由于零件上倒角眾多且相交復雜，因此在造型過程中對于倒角順序進行了多次的嘗試。

圖1 異形管三維實體

3 模具結(jié)構(gòu)設計

模具結(jié)構(gòu)設計主要包括分型面設計、澆注系統(tǒng)設計和頂出機構(gòu)設計。因制件體積比較大，在成型過程中可能出現(xiàn)凹陷等缺陷，因此設計了冷蠟塊。冷蠟塊主要針對背板進行設計，背板冷蠟塊的尺寸比零件背板單邊余量小2 mm，這樣便于在預先放入冷蠟塊后，型腔內(nèi)留有一定的空間，便于新蠟料能填充到型腔內(nèi)包住冷蠟塊。

3.1 分型面設計

分型面應選擇在制件投影最大處。本零件選擇背板上端面為主分型面，其余部位由于圓柱中心不在一個平面上，例如圖1中的圓柱1與圓柱2，因此選擇分型面局部向上凸或向下凹的方式，具體位置如圖2所示。

圖2 分型面

在Pro/E中通過拉伸建立主分型面，局部上凸下凹部分也用拉伸和復制的辦法，然后再通過合并裁剪的方式，與主分型面形成一個整體。

3.2 澆注系統(tǒng)的設計

澆注系統(tǒng)設計首先考慮蠟件的大小和所選用澆注機注蠟孔的尺寸，然后選擇合適的澆注系統(tǒng)，由于本蠟件較大因此選用較大的澆注口徑以保證蠟料充分進入型腔，澆注系統(tǒng)設計在分型面上，便于澆注孔中蠟料的取出，具體位置的設計主要考慮與之配合使用的澆注機澆注孔的位置，具體設計結(jié)果如圖3所示。

圖3 澆注系統(tǒng)

3.3 頂出機構(gòu)設計

由于制件大與型腔接觸面積大，在脫模的過程中有較大的阻力，因此設計了頂出機構(gòu)，為使制件在頂出過程中受力均勻，因此頂桿位置要均勻地布置在型腔內(nèi)。頂桿頂出效果如圖4所示。

圖4 頂桿頂制件效果

頂桿固定在頂桿安裝板上，固定方式如圖5所示，從圖中可以看出，除配合部分外，其余部分都有0.5 mm的間隙，這樣設計，一部分是為了排氣的需要，另外也是防止在做模時產(chǎn)生的孔距誤差，引起組裝后產(chǎn)生憋勁的現(xiàn)象。

圖5 頂桿固定方式

4 結(jié)束語

本文在Pro/E軟件中完成了異型管件的熔模模具結(jié)構(gòu)設計，模具經(jīng)開模仿真，顯示開模無干涉，各組件運動位置準確，能夠澆注出合格的制件毛坯。CAD技術避免了傳統(tǒng)設計方法的反復次數(shù)多、周期長、預見性不強等問題，提高了設計效率，大大縮短了模具開發(fā)周期并且提高了模具的質(zhì)量。

[1]姜不居.熔模精密鑄造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]門超.基于Pro/E及Mastercam環(huán)境下的模具設計與加工[J].裝備制造技術，2007（11）：80-85.

[3]李金華，武文濤.TLJ18連接件模具設計及其CAD/CAM[J].遼寧工業(yè)大學學報，2015（8）：254-256，261.

Investment Casting Mould Design Based on CAD About Special-Shaped Pipe

KOU Wei-yi LIU Shu-fen
（College of Mechanical Engineering and Automation，Liaoning University of Technology，Jinzhou Liaoning 121001，China）

Based on Pro/E，the CAD design is implemented of the investment casting mould of special-shaped pipe.The main design contents are as follows：three-dimensional solid modeling of the special-shaped pipe，parting surface design of the mould，gating system design，the ejection mechanism design，molding parts design，etc.By the application of CAD technology，the mould development cycle has been shortened and its quality has been improved，obviously.

investment precision casting；CAD；the mould structure design

TP319

A

1672-545X（2017）02-0216-02

2016-11-16

寇偉義（1993-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化專業(yè)；劉淑芬（1972-），女，遼寧鐵嶺人，碩士，副教授，研究方向：機械CAD/CAM/CAE。