自顶向下的异形轴熔模铸造模具设计范文

摘要:因异形轴零件为多槽的轴类零件，本文通过自顶向下方法在三维工程软件中基于分型面进行该零件的整体布局和模块划分，将该零件模具成型部分划分为五部分，实现了模具的三维可视化设计。基于三维模型，在二维工程软件中进行局部设计，通过调用标准件和剖切等方法将该模具定位、夹紧等结构以工程图纸形式展现，有效地节省了模具设计时间，保证了模具成型质量。

关键词:自顶向下；熔模铸造；模具设计；CAD

引言

随着CAD/CAM技术的快速发展，在产品设计和制造过程中，越来越多采用三维建模技术，尤其是具有复杂曲面的模具在结构设计中已经广泛地采用[1-6]。熔模精铸模具因其成形质量高，常被用来生产精密复杂的生产[7-9]。本文基于自顶向下技术在三维工程软件中，从装配体中开始设计对大马力发动机支架熔模精密铸造模具进行结构设计，提高了模具设计的质量和效率[9-10]。首先在三维软件Pro/Engineering中建立零件的三维CAD模型，基于铸造工艺和机械加工工艺规程进行毛坯三维CAD模型的修改，最终建立铸造毛坯的三维数字化模型。

1毛坯的三维建模

基于异性轴的二维零件图，分析可得该零件主要由圆柱体、凸台、侧槽和中孔等构成。结合铸造余量及工艺，在Pro/Engineering中设计该零件的毛坯，利用拉伸、陈列、旋转、孔等命令造出外廓，用拉伸先把主体形状画出，再在上表面方添加方形槽，用旋转去除材料，用孔把内腔做平建模，利用倒角命令形成内边。同样，画出各个其余槽采用拉伸去除材料方法构成槽，最后完成整体造型，如图1。

2熔模模具结构设计

2.1模具整体设计

自顶向下方法在模具设计中一般分为两部分，即模具整体设计和局部设计。首先根据毛坯的尺寸和形状首先规划整个模具的整体布局，在Pro/En-gineering模具模块建立模具成型部分，根据熔模精铸工艺确定最小壁厚范围在20mm左右，模具成型部分为长方体，总体长宽高为210×150×170mm。毛坯竖直放置，凸台一侧朝上，便于开模取件。在长方体内规划模具成型部分由五个主要部分组成，即上模、下模、活块1、活块2、活块3，三个活块以便成形侧槽。在此利用分型面方法进行各主要部分设计，通过复制曲面、延伸曲面、合并曲面等命令在长方体内分割出五个独立部分，采用分割、抽取等命令形成如图2所示上述五个成型零件。

2.2模具局部设计

模具的局部设计是通过将各成型部分零件拆分，修改局部特征完成，该部分是在二维工程软件中完成，通过调用标准件（如螺栓、销等）形成模具的定位和夹紧部分，通过在在上模中画出上活块，有利于上模抬起，工件留在下模。如图3所示，模具的上下模板由两个螺栓夹紧，起模方向自下向上，用定位销保证对齐，浇注口放在分型面上，除了上活块外其他三个活块通过模具体上的方槽定位和销轴锁紧，上活块通过孔配合和压板实现压紧。当模具合模注蜡成形后，首先松开并旋转压板，将上活块抽出，然后将三个销轴拔出，抽出三个活块，最后松开锁紧螺栓，将上模抬起，取出蜡质工件。

3结语

基于自顶向下的方法三维和二维工程软件相结合的方式进行结构设计实现了异形轴零件的模具设计。利用Pro/Engineering的模具模块进行模具主体分型设计，布局模具结构和干涉检查，减少了因复杂曲面导致分型困难，也有利于CAD/CAM技术实现模具型腔的加工。二维工程软件补充了三维建模过程中的标准件和模具结构工程图输出等不足，有利于工程技术人员按照装配要求加工装配模具，有效衔接了设计制造工作流程。

作者：姚芳萍 伍嘉锦 凌振威 张雪岩 单位：辽宁工业大学机械工程与自动化学院