基于UG的汽車發(fā)電機(jī)外殼的壓鑄模設(shè)計(jì)

吳坤生

[摘? ? ? ? ? ?要]? 利用UG軟件模塊進(jìn)行汽車發(fā)電機(jī)外殼的壓鑄模設(shè)計(jì)，建立參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的三維數(shù)字化模型，運(yùn)用UG分型管理器的設(shè)計(jì)區(qū)域和抽取區(qū)域可快速解決外殼面的抽取，建立分型面分割出模仁和模腔，減少整套模具的開(kāi)發(fā)時(shí)間，對(duì)模具制造具有參考意義。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? UG軟件;壓鑄模設(shè)計(jì);參數(shù)化;分型管理器;分型面

[中圖分類號(hào)]? U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）48-0136-02

一、引言

隨著鋁合金產(chǎn)品在汽車、摩托車等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，汽車、摩托車等各行業(yè)的壓鑄模具也急劇增長(zhǎng)，壓鑄模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中越來(lái)越重要。因?yàn)槟＞呤且环N高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，所以模具設(shè)計(jì)就尤為重要，做模具設(shè)計(jì)就必須要CAD/CAM軟件技術(shù)做支撐，運(yùn)用軟件做模具設(shè)計(jì)，不僅使設(shè)計(jì)的時(shí)間減少了，而且模具精度得到了比較大的提高，也可以檢查出模具干涉的地方，試模修改的次數(shù)得到減少，模具成本也得到降低。

UG軟件在各個(gè)方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，它也是模塊比較全的軟件，可以實(shí)現(xiàn)CAD/CAE/CAM等功能，涉及機(jī)械各方面，參數(shù)化是UG軟件比較突出的優(yōu)點(diǎn);可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速改進(jìn)和變形設(shè)計(jì);可以利用它進(jìn)行零件造型、模具設(shè)計(jì)以及CAM。從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品壓鑄成型整個(gè)周期縮短，經(jīng)濟(jì)效益得到提高。汽車發(fā)電機(jī)外殼壓鑄模具設(shè)計(jì)綜合利用零件造型以及注塑模向?qū)蓚€(gè)模塊，闡述了設(shè)計(jì)過(guò)程及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

二、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝分析

汽車發(fā)電機(jī)外殼要求表面不能有裂紋、飛邊、欠鑄等，另外尺寸也要符合圖紙要求。在尺寸方面：最大直徑φ143.9mm，高度為46.25mm。材料為鋁合金，發(fā)電機(jī)外殼形狀比較復(fù)雜，呈不規(guī)則形狀，孔狀比較多。

這套模具設(shè)計(jì)采用一模一腔，參數(shù)設(shè)置為：縮水率為0.5%，合金溫度在670℃～710℃澆入鑄型。壓鑄模最優(yōu)溫度應(yīng)控制在澆鑄型溫度的40%，另外，模溫度為230℃～280℃。控制這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)可以得到品質(zhì)很好的鑄件。

三、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車發(fā)電機(jī)外殼壓鑄模是利用UG軟件所對(duì)應(yīng)的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，方法如下：

（一）三維模型的建立

根據(jù)產(chǎn)品圖紙或樣品，確定尺寸，用UG軟件建立三維模型。在建模過(guò)程中，每個(gè)面都要有脫模斜度，脫模斜度控制在1度左右，以便產(chǎn)品在開(kāi)模中順利脫模，UG有著豐富的模塊，融合了實(shí)體特征、曲面特征、同步建模以及參數(shù)化等功能，利用上述UG功能特征能比較快地完成零件造型。零件三維模型如圖1所示。

（二）發(fā)電機(jī)外殼毛坯件和縮水率的設(shè)置

壓鑄件和塑料制品最大的區(qū)別在于，壓鑄件需要二次加工，如軸承部位、螺紋鎖定孔位置等都需要二次加工，達(dá)到合理尺寸要求，所以必須在樣品的基礎(chǔ)上多加個(gè)0.5mm以上，以達(dá)到最終機(jī)加工所要求的尺寸精度。縮水率是由于產(chǎn)品是壓鑄件的原因，在壓鑄成型過(guò)程中處于熔融狀態(tài)，在填充入模具前與冷卻后會(huì)發(fā)生收縮，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須要設(shè)置縮水率，不然會(huì)影響制件的精度，所以縮水率是個(gè)重要的參數(shù)。利用UG比例體進(jìn)行縮水率設(shè)置。

（三）壓鑄模具分型設(shè)計(jì)

分型前，確定了模型的拔模斜度，再分配上不同的顏色，就可以清楚地區(qū)分模仁和模腔。在抽取區(qū)域里，抽取模仁和模腔的殼體，再對(duì)模仁和模腔殼體進(jìn)行補(bǔ)面，封閉所有模型內(nèi)部開(kāi)口，以確保順利分型。另外，在模具工具的Edge Patch功能里，可以對(duì)復(fù)雜的孔槽進(jìn)行補(bǔ)充修補(bǔ)。最后用面縫合功能縫合所有的補(bǔ)面和殼面，實(shí)現(xiàn)分型。

抽取模仁區(qū)域和模腔區(qū)域目的是建立動(dòng)定模分型面。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外殼模腔見(jiàn)圖2，模仁面見(jiàn)圖3。

（四）拆模及拆電極

分模后，下一步再拆分各分割體的動(dòng)模或定模，拆分開(kāi)一些比較脆弱的部分，做成一些小型芯，以便壓鑄過(guò)程中損壞更換。拆分的小型芯如圖4所示。

電極就是電火花機(jī)床放電加工的刀具，常用的電極材料紫銅和石墨，經(jīng)過(guò)數(shù)控銑加工出成型電極，再通過(guò)電火花機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行電腐蝕加工。所以必須通過(guò)UG拆出模腔的電極，形成三維實(shí)體再通過(guò)數(shù)控加工出形狀。模腔電極如圖5所示。

（五）模架及標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)

模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)零件大小選擇模架，如座板、支撐板、墊塊、導(dǎo)柱和導(dǎo)套等零件。標(biāo)準(zhǔn)模架如圖6所示。

在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中對(duì)澆口套、頂針、彈簧、滑塊機(jī)構(gòu)等標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)置放置位置，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要自定組件更替，完成產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)。

（六）澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)置

在澆注系統(tǒng)中，鋁合金熔化液態(tài)在壓力作用下，流動(dòng)方向、排氣條件、壓力傳遞、溫度分布、填充速度和時(shí)間等各個(gè)方面都起著重要的控制與調(diào)節(jié)作用，因此需先確定進(jìn)料位置。下一步在設(shè)計(jì)開(kāi)流道時(shí)，要考慮是否有滑塊位置的影響，以盡量避開(kāi)的原則設(shè)計(jì)，流道設(shè)計(jì)通常選擇無(wú)滑塊的地方布置澆注系統(tǒng)。

在冷卻系統(tǒng)中，鋁合金熔化液態(tài)在壓鑄模中固化并水冷到頂出，熱量通過(guò)模具吸收，同時(shí)模具通過(guò)導(dǎo)熱和冷卻水，將熱量傳出，壓鑄模的冷卻方式最常用的就是水冷。此套壓鑄模具冷卻方式采用的是水冷，冷卻路徑采用循環(huán)回流式冷卻，在模具上鉆通孔，動(dòng)定模外側(cè)孔攻牙安裝水嘴，軟管連接水嘴形成循環(huán)冷水水路。汽車發(fā)電機(jī)的冷卻水路如圖7所示。

四、結(jié)語(yǔ)

以汽車發(fā)電機(jī)外殼為例，該樣品屬于壓鑄模具，其設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，工藝清晰，制造成本不高，在縮水率、分模和拆模方面，可以采用手工操作，標(biāo)準(zhǔn)模架、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可以用UG自帶的標(biāo)準(zhǔn)件，可實(shí)現(xiàn)快捷設(shè)計(jì)，提高模具設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)：

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◎編輯 鄭曉燕