柴油機(jī)缸體模具CAD技術(shù)

柴油機(jī)缸體模具CAD技術(shù)用Pro/ENGINEER進(jìn)行柴油機(jī)缸體鑄件模具的設(shè)計(jì)，借助三維實(shí)體復(fù)合建模技術(shù)的可視性、可檢測(cè)性及可分析性，解決了模具設(shè)計(jì)中的疑難問題。本文以513缸體的設(shè)計(jì)為例，具體介紹了應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行鑄件建模、合理分配砂芯和設(shè)計(jì)模具的方法和技巧。三維CAD技術(shù)給制造業(yè)帶來的方便令傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)望塵莫及。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展和CAD技術(shù)的應(yīng)用。模具行業(yè)由傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行三維模具設(shè)計(jì)，不僅縮短了設(shè)計(jì)周期，而且提高了模具精度，使模具結(jié)構(gòu)更趨合理。同時(shí)應(yīng)用CAD設(shè)計(jì)的模具在以后的鑄件試制生產(chǎn)中，減少了模具修改的次數(shù)，減少了試制費(fèi)用，節(jié)省了新產(chǎn)品的試制時(shí)間。以Pro/ENGINEER軟件為例，我們來比較傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)所用的時(shí)間。圖1使用二維軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)圖2使用Pro/ENGINEER三維軟件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)圖1與圖2是國(guó)內(nèi)某3C產(chǎn)品制造公司設(shè)計(jì)開發(fā)的流程與花費(fèi)的時(shí)間。很顯然，使用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)大約節(jié)省一半的時(shí)間。應(yīng)用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的缸體模具的鑄件肥大，尺寸精度低，加工后的產(chǎn)品零件外表不美觀且重量較大，模具在試制時(shí)反復(fù)修改，影響模具壽命，無形中增加了新產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用。另有一些芯盒特別是熱芯盒，用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，須用普通機(jī)床無法加工，如果改用數(shù)控加工，則需要進(jìn)行人工代碼編程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。綜上所述，應(yīng)用三維CAD技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)缸體模具是一種先進(jìn)方法，下面以513缸體為例，具體介紹應(yīng)用CAD技術(shù)進(jìn)行鑄件建模、合理分配砂芯和設(shè)計(jì)模具的方法和技巧。一、鑄件模型的建立分析缸體零件的二維產(chǎn)品圖紙，找出其主體構(gòu)架，運(yùn)用CAD技術(shù)，首先建立零件的主體構(gòu)架模型，然后再建立那些在主體構(gòu)架（主模型）之上的功能小模型，最后，將這些主體模型與功能小模型作布爾運(yùn)算，即可得到缸體零件的三維實(shí)體幾何模型。對(duì)幾何模型進(jìn)行鑄造工藝處理：加工面上添加加工余量，尖銳的棱角作圓角，設(shè)置冷加工使用的定位夾緊工藝凸臺(tái)，對(duì)整個(gè)幾何模型進(jìn)行比例縮放（根據(jù)鑄造環(huán)境和鑄造方法及鑄件材質(zhì)的不同而制定的收縮率），本設(shè)計(jì)是將幾何模型放大1.008倍，如圖3所示。圖3用Pro/ENGINEER三維軟件設(shè)計(jì)的BF8L513缸體鑄件模型二、鑄件模型的型、芯設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的鑄造外模模具設(shè)計(jì)和芯盒模具設(shè)計(jì)是大家所熟悉的。這種老方法制作出的外模模具和芯盒模具，由于二維工程圖紙的抽象和型芯模具設(shè)計(jì)制作的分離性，很難使他們組裝后體現(xiàn)出缸體二維工程圖紙所要求的精確效果，繼而影響產(chǎn)品的整體性能。運(yùn)用三維實(shí)體復(fù)合建模技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)難以解決的問題。首先是模具型腔的精度問題，在進(jìn)行鑄件模型的型芯分離時(shí)，需采取以下步驟：(1)建立一個(gè)在三維空間能夠完全包容鑄件模型的實(shí)體方體；(2)用缸體鑄件模型作為工具實(shí)體，與目標(biāo)實(shí)體方體作布爾減運(yùn)算，得到一個(gè)初始的型芯組合實(shí)體；(3)用軟件中的剪切功能將芯頭與外型相連的部位切成分離的兩個(gè)實(shí)體（無特征參數(shù)），即得到了砂芯組合體和鑄型的反模；(4)根據(jù)砂芯的成型工藝將砂芯的組合體合理分配成若干小砂芯，分別制芯。（見圖4）圖4計(jì)算機(jī)三維模擬砂芯組裝圖其中1為端芯；2為第一缸芯；3為第二缸芯；4為第三缸芯；5為第四缸芯，采用手工樹脂砂芯；6為傳動(dòng)箱芯，采用熱芯盒制芯。組裝順序?yàn)椋阂来伟礃?biāo)號(hào)順序?qū)⑸靶痉诺浇M芯胎具上，用螺桿穿起來擰緊。(5)建立一個(gè)同（1）中描述的一樣的實(shí)體方體，以上、下模分型面為界限將該方體分割成兩部分，以（3）中得到的鑄型外模的反模作為工具實(shí)體，將其對(duì)應(yīng)的一半方體實(shí)體作為目標(biāo)實(shí)體，進(jìn)行布爾減運(yùn)算，即可得到外型上模型和外型下模型的初始原形（見圖5）。圖5上、下模型三、上、下模板的形成及鑄型模擬檢測(cè)利用布爾運(yùn)算生成的上、下模型，按照造型設(shè)備的規(guī)格和連接方式進(jìn)行排版，做出工裝連接部分。按造型工藝的要求在模具適當(dāng)部位安裝數(shù)量和大小不等的排氣柱（見圖6），并在與組合砂芯的配合部位添加芯頭成型塊（見圖7）和砂芯排氣柱，這樣即可得到生產(chǎn)中應(yīng)用的模具模型（見圖6、圖7）。圖6上模板圖7下模板從以上介紹可以看出，造型模具和砂芯模具都是從同一個(gè)鑄件模型上獲得的，其內(nèi)部型腔和外部形狀的對(duì)應(yīng)精確度是很高的（可精確到0.001mm以上），這樣就實(shí)現(xiàn)了鑄件外部表面及內(nèi)部型腔在模具上的精確參數(shù)轉(zhuǎn)換，以及內(nèi)部型腔砂芯的合理分配。同樣運(yùn)用布爾減運(yùn)算對(duì)上、下模板進(jìn)行運(yùn)算，形成上、下型腔（見圖8、圖9）。圖8上型腔牛圖9革下哈型腔嗎運(yùn)用漸Pr棚o/擔(dān)EN泄GI導(dǎo)NE錦ER帆中的蔑裝配疤模塊交，將貪組合睛后的當(dāng)整體凡砂芯皂調(diào)入驅(qū)并裝垮配到喘相對(duì)鹿應(yīng)的混芯座襯上，蛋這樣搭就組盛合成婆了一脾個(gè)完狹整的押模擬鄉(xiāng)鑄型初（見慕圖1忠0）涂。如建果你撇想了遷解鑄緩型中絲各處活壁厚帳的話鄙，可坦以調(diào)溝用P迫ro熟/E榨NG紫IN萌EE建R中欄的剖木切功爐能在萬你想暮看的趕位置潤(rùn)進(jìn)行賽剖切合。這美時(shí)，獵如果夸某個(gè)無部位更的尺鋒寸形賀狀與叔圖紙雁不符精，可輛以對(duì)掠設(shè)計(jì)趨進(jìn)行耍檢測(cè)壽修改粒；而家且鑄穗造工怕藝參啄數(shù)，雷通過狂剖切娃尺寸瓶檢查賣認(rèn)為亂不合汁理可嘗以進(jìn)唱行修挺正。明而傳秤統(tǒng)設(shè)窩計(jì)依值靠澆桐注鑄粒件進(jìn)攀行鑄測(cè)件解勁剖檢輛測(cè)，央在合滑箱時(shí)宅用橡態(tài)皮泥析進(jìn)行綠壁厚移檢查機(jī)，其跳結(jié)果笨會(huì)造昂成生僚產(chǎn)周谷期長(zhǎng)棋、試棕制費(fèi)必用高省、尺權(quán)寸精賀度差突、表勉面質(zhì)資量差州等弊雕端。棄衣圖1立0垮計(jì)算獵機(jī)三拜維合粉型模傭擬圖斧四、啞砂漂芯模李具設(shè)愚計(jì)及灣模具畝參數(shù)桿的選洞定（謎以傳怠動(dòng)箱衫芯為丈例）劑合同樣叨運(yùn)用喚Pr秧o/向EN住GI因NE仗ER棉的三全維建塘模技甲術(shù)，立建立古一個(gè)脫方形弱實(shí)體潛，完詢?nèi)阕餍髣?dòng)箱逢芯。獎(jiǎng)以方胳形實(shí)稠體作闊為被畫切割險(xiǎn)對(duì)象敲，以杯傳動(dòng)題箱芯謀實(shí)體懇作為蟻切割睛參照謙進(jìn)行新布爾葬減運(yùn)脫算，厚得到販一個(gè)開中空之的實(shí)燥體，撈內(nèi)腔絲形狀虛同傳爭(zhēng)動(dòng)箱糞芯的仰外部雷形狀患完全紡一樣付。依咳照砂含芯的亡分型糖面分金割實(shí)事體成翁上、愛下兩爺個(gè)半頭模，期根據(jù)鹿起模器方向植設(shè)置狀拔模濾斜度腥，即室可得驗(yàn)到上減、下亮芯盒朽體（溜見圖炮11造、圖役12眾）。潛嬸圖1僅1熄上芯迫盒體喜圖1斯2舟下芯漢盒體午芯盒禽排氣跡工藝練參數(shù)帶的選約定兆砂芯跨品質(zhì)亂的好取壞，字在很尖大程較度上冒取決順于芯滿盒排賣氣是史否合黃理。世因?yàn)獒t(yī)射砂警時(shí)，容壓縮冰空氣爬與砂病芯一森起進(jìn)剛?cè)胄敬┖?，籍如果作芯盒朵?nèi)的匹氣體觸不能個(gè)及時(shí)飽排出考，則趙砂芯跌不能勤充分鹽緊實(shí)鹽，表術(shù)面質(zhì)逆量差劣。排者氣主諸要通撥過3嚼種渠標(biāo)道：潛排氣捉槽排娛氣、胸間隙評(píng)排氣兇和排貢氣塞離排氣愚。排聽氣槽幻一般蓋設(shè)在挖分盒拌面上蒜，其直深度面0.伸4～幅0.復(fù)6m具m，紛出口浸端可販擴(kuò)大爽到1澆mm仁，寬蜂度為牌10崗～2催0m強(qiáng)m。腹間隙糠排氣抱是利幼用芯很盒與科頂芯肉桿及稅活塊傻間的畏間隙宿進(jìn)行藥排氣殼。為肚了使半頂芯民桿及河活塊稻在高損溫下孩滑動(dòng)負(fù)靈活躲且便墊于排窮氣，蘿芯盒次與頂擴(kuò)芯桿挖間的藍(lán)配合頭間隙臺(tái)一般途為0瞇.2汪～0勺.3屋mm玻，滑皂（活良）塊毛與芯稀盒間鏡的配乳合間蛙隙單喚邊為轟0.語1～臘0.磨15漠mm壁。排腐氣塞嗓排氣原是在西芯盒溜的深舉凹處續(xù)設(shè)置斧排氣跌塞，洞如水僻套砂確芯的狂定位系芯頭暢及出幅水孔趨處均乎設(shè)置號(hào)有排勺氣塞周，排廉氣塞蕩的規(guī)早格為妙6m暫m～藏12火mm右不等膨。漲2．波芯益盒頂依芯桿飾和復(fù)避位桿盆工藝方參數(shù)匯的選狼定拼為保涂證頂湯芯桿選和復(fù)踢位桿辛有足名夠的棕強(qiáng)度涌和剛該度，閥應(yīng)選品定d魚頂≥祖10忠mm幸，想d復(fù)鳥≥1米8m萬m，危材料進(jìn)為T水10霜（5藝0-需55節(jié)HR擠C）雙。之3．殼芯完盒材損質(zhì)的盼選定怒和熱惜處理墳要求現(xiàn)里HT拜25噴0，休消除你應(yīng)力記處理僻，加捷熱到苗50第0～釋55胡0籍℃貓，保廁溫4絹～8漢小時(shí)土隨爐炒冷卻油到室鋒溫。婦搜4．慰芯凳盒射磁砂孔炮起模鐘斜度華假選d位≥3閉°時(shí)辜，砂蒙芯能羨順利總頂出掉。凍5．撫電持加熱飼管功湖率參寺數(shù)的窩確定宜上根據(jù)辣每個(gè)寄芯盒葛成型盜砂芯尋的質(zhì)儲(chǔ)量和饅生產(chǎn)虧率選沖擇電布加熱刃管功蟻率，貫所用哄經(jīng)驗(yàn)誦公式易為：餃茶N=壘G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