柴油機缸體模具CAD技術(shù)

柴油機缸體模具CAD技術(shù)用Pro/ENGINEER進行柴油機缸體鑄件模具的設計，借助三維實體復合建模技術(shù)的可視性、可檢測性及可分析性，解決了模具設計中的疑難問題。本文以513缸體的設計為例，具體介紹了應用CAD技術(shù)進行鑄件建模、合理分配砂芯和設計模具的方法和技巧。三維CAD技術(shù)給制造業(yè)帶來的方便令傳統(tǒng)的二維設計望塵莫及。隨著時代的進步，科技的發(fā)展和CAD技術(shù)的應用。模具行業(yè)由傳統(tǒng)二維設計向三維設計轉(zhuǎn)變，應用CAD技術(shù)進行三維模具設計，不僅縮短了設計周期，而且提高了模具精度，使模具結(jié)構(gòu)更趨合理。同時應用CAD設計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)，減少了試制費用，節(jié)省了新產(chǎn)品的試制時間。以Pro/ENGINEER軟件為例，我們來比較傳統(tǒng)二維設計和三維設計所用的時間。圖1使用二維軟件進行機械設計圖2使用Pro/ENGINEER三維軟件進行機械設計圖1與圖2是國內(nèi)某3C產(chǎn)品制造公司設計開發(fā)的流程與花費的時間。很顯然，使用三維軟件進行設計比傳統(tǒng)設計大約節(jié)省一半的時間。應用傳統(tǒng)二維設計方法設計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，模具在試制時反復修改，影響模具壽命，無形中增加了新產(chǎn)品的開發(fā)費用。另有一些芯盒特別是熱芯盒，用傳統(tǒng)的設計方法設計，須用普通機床無法加工，如果改用數(shù)控加工，則需要進行人工代碼編程，費時費力。綜上所述，應用三維CAD技術(shù)開發(fā)設計缸體模具是一種先進方法，下面以513缸體為例，具體介紹應用CAD技術(shù)進行鑄件建模、合理分配砂芯和設計模具的方法和技巧。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算，即可得到缸體零件的三維實體幾何模型。對幾何模型進行鑄造工藝處理：加工面上添加加工余量，尖銳的棱角作圓角，設置冷加工使用的定位夾緊工藝凸臺，對整個幾何模型進行比例縮放（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），本設計是將幾何模型放大1.008倍，如圖3所示。圖3用Pro/ENGINEER三維軟件設計的BF8L513缸體鑄件模型二、鑄件模型的型、芯設計傳統(tǒng)的鑄造外模模具設計和芯盒模具設計是大家所熟悉的。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計制作的分離性，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。運用三維實體復合建模技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)模具設計難以解決的問題。首先是模具型腔的精度問題，在進行鑄件模型的型芯分離時，需采取以下步驟：(1)建立一個在三維空間能夠完全包容鑄件模型的實體方體；(2)用缸體鑄件模型作為工具實體，與目標實體方體作布爾減運算，得到一個初始的型芯組合實體；(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實體（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計算機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為傳動箱芯，采用熱芯盒制芯。組裝順序為：依次按標號順序?qū)⑸靶痉诺浇M芯胎具上，用螺桿穿起來擰緊。(5)建立一個同（1）中描述的一樣的實體方體，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體，將其對應的一半方體實體作為目標實體，進行布爾減運算，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利用布爾運算生成的上、下模型，按照造型設備的規(guī)格和連接方式進行排版，做出工裝連接部分。按造型工藝的要求在模具適當部位安裝數(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鑄件模型上獲得的，其內(nèi)部型腔和外部形狀的對應精確度是很高的（可精確到0.001mm以上），這樣就實現(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。同樣運用布爾減運算對上、下模板進行運算，形成上、下型腔（見圖8、圖9）。圖8上型腔牛圖9革下哈型腔嗎運用漸Pr棚o/擔EN泄GI導NE錦ER帆中的蔑裝配疤模塊交，將貪組合睛后的當整體凡砂芯皂調(diào)入驅(qū)并裝垮配到喘相對鹿應的混芯座襯上，蛋這樣搭就組盛合成婆了一脾個完狹整的押模擬鄉(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進行賽剖切合。這美時，獵如果夸某個無部位更的尺鋒寸形賀狀與叔圖紙雁不符精，可輛以對掠設計趨進行耍檢測壽修改粒；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為亂不合汁理可嘗以進唱行修挺正。明而傳秤統(tǒng)設窩計依值靠澆桐注鑄粒件進攀行鑄測件解勁剖檢輛測，央在合滑箱時宅用橡態(tài)皮泥析進行綠壁厚移檢查機，其跳結(jié)果笨會造昂成生僚產(chǎn)周谷期長棋、試棕制費必用高省、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垮計算獵機三拜維合粉型模傭擬圖斧四、啞砂漂芯模李具設愚計及灣模具畝參數(shù)桿的選洞定（謎以傳怠動箱衫芯為丈例）劑合同樣叨運用喚Pr秧o/向EN住GI因NE仗ER棉的三全維建塘模技甲術(shù)，立建立古一個脫方形弱實體潛，完詢?nèi)阕餍髣酉浞晷?。獎以方胳形實稠體作闊為被畫切割險對象敲，以杯傳動題箱芯謀實體懇作為蟻切割睛參照謙進行新布爾葬減運脫算，厚得到販一個開中空之的實燥體，撈內(nèi)腔絲形狀虛同傳爭動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事體成翁上、愛下兩爺個半頭模，期根據(jù)鹿起模器方向植設置狀拔模濾斜度腥，即室可得驗到上減、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。世因為醫(yī)射砂警時，容壓縮冰空氣爬與砂病芯一森起進剛?cè)胄敬┖?，籍如果作芯盒朵?nèi)的匹氣體觸不能個及時飽排出考，則趙砂芯跌不能勤充分鹽緊實鹽，表術(shù)面質(zhì)逆量差劣。排者氣主諸要通撥過3嚼種渠標道：潛排氣捉槽排娛氣、胸間隙評排氣兇和排貢氣塞離排氣愚。排聽氣槽幻一般蓋設在挖分盒拌面上蒜，其直深度面0.伸4～幅0.復6m具m，紛出口浸端可販擴大爽到1澆mm仁，寬蜂度為牌10崗～2催0m強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負靈活躲且便墊于排窮氣，蘿芯盒次與頂擴芯桿挖間的藍配合頭間隙臺一般途為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置號有排勺氣塞周，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踢位桿辛有足名夠的棕強度涌和剛該度，閥應選品定d魚頂≥祖10忠mm幸，想d復鳥≥1米8m萬m，危材料進為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)辣每個寄芯盒葛成型盜砂芯尋的質(zhì)儲量和饅生產(chǎn)虧率選沖擇電布加熱刃管功蟻率，貫所用哄經(jīng)驗誦公式易為：餃茶N=壘G·來Q/樹C豪式中哈：托N為怕熱芯靈盒加艇熱管莖功率泡KW擦；G條為每裂小時某生產(chǎn)征型芯飾總質(zhì)帥量K屢g/預h；負Q為艇每公肅斤型旱芯加敞熱硬驢化所遞需熱句量經(jīng)撿驗數(shù)互據(jù)，裁可取幅25堡10變40膠J/酬Kg貪；C坡為熱道功當躬量常怖數(shù)（牧每千離瓦小虜時換時成焦額耳熱肢量為冤35逝98久24須0J拍/K任W·苗h）強。守以傳漢動箱謙芯為伸例，環(huán)運用漁Pr裝o/袍EN歪GI培NE澇ER瞞中的寬分析柳測量云模塊脅可以煌方便放地知上道，川砂芯馬的總凡質(zhì)量類為2另5.六65爹Kg廟，（蠟體積時為1秋3.柱5d故m3煮，砂火芯的仗密度愈取1摟.9卻Kg蘇/脂dm肅3）股。根浙據(jù)生蜂產(chǎn)安擇排，無如果門每小未時需保要生崗產(chǎn)1霸5個落砂芯透，那匯么G濾=1庫5×蹲25傾.6罰5=語38側(cè)4.困75為（K奴g/艷h）辯，N籃=G陶·Q閥/C施=2站6.煤84交3(俯KW奶)。酸以此懷為依姿據(jù)選睜定功恒率為朵1.喜5K肌W、識雙頭錢接線專電加經(jīng)熱管惜18脖根。租潑五、學結(jié)鞏論瀉聽(1洗)運忍用C寨AD放技術(shù)切進行繪模具燈開發(fā)滑，提諒高了退鑄件賊精度賠，縮勿短了摸研發(fā)爹周期腹；泄(2止)模鈴具C瞞AD徐開發(fā)棋過程呢中所方產(chǎn)生僻的數(shù)亡據(jù)模恒型（鵲鑄件昂模型論）既軍是模盾具所避采用談的參艘數(shù)實祝體，決又是籮進行族數(shù)控團加工耳所采京用的醉參數(shù)悟?qū)嶓w寬。這螺就從按根本沃上保校證了劈型、喚芯對賄應的拿一致飼性和磁設計促與制塌造的考一致拌性，插使C距AD紛/C嚴AM射一體麥化；返悲(3倆)P邁ro找/E禁NG勺IN效EE束R三轉(zhuǎn)維軟客件的序應用抄極大爭地促憂進了椒模具圍CA眾D技根術(shù)的筒發(fā)展凈。悠壓力此鑄造廣以金掠屬鑄賺造為舌基礎英，將答熔融獻合金判在高城壓、取高速皆條件敵下成唇型，使從根獲本上其解決桐了金擦屬流問動性邀問雞題。虧要充清分發(fā)翼揮壓錄力鑄粒造制押備組銷織致臺密、雀具有鄙良好烘力學悟性能永鑄件抄的特跳點，外除了號正確泥實施扁壓鑄怕合金讓冶煉稠工唐藝、帖選擇猜合適凳的壓碌鑄機升外，丟更重躲要的釀在于誘設計的、制吧造滿芬足工駱藝要夫求的醫(yī)壓鑄清模。呼壓鑄飯模是狐保證拉正確慰實施尊壓鑄事工派藝必步不可倡少的咬裝備眨，其譽設計獵質(zhì)量具的好綁壞直嚴接關阻系到門制件悔質(zhì)量咬的優(yōu)捧劣和叮生產(chǎn)膽效率太的高裙低。思霸帶斜閱銷抽標芯機便構(gòu)的惡壓鑄姻模是環(huán)一種飯常見超的壓袖鑄成召型模慧具，依該類肥模具妹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