環(huán)形凸筋模具設(shè)計(jì)及參數(shù)化建模

崔衛(wèi)則，呂躍飛，崔慶波，黃愛斌，董 鑫，吳洪喜

（1.山西航天清華裝備有限責(zé)任公司，山西長治046012；2.火箭軍駐某軍事代表室，山西長治046012）

1 引言

油箱作為液壓系統(tǒng)的主要零部件，其強(qiáng)度關(guān)系到油箱是否能給系統(tǒng)正常供油。環(huán)形凸筋作為油箱箱體中的主要零件，其壓制成形的精度和質(zhì)量直接影響整個(gè)油箱的強(qiáng)度，壓制成形的效率影響整個(gè)油箱的生產(chǎn)進(jìn)度。因此有必要設(shè)計(jì)出一副簡單、快速的環(huán)形凸筋模具。

2 環(huán)形凸筋模具設(shè)計(jì)

2.1 環(huán)形凸筋結(jié)構(gòu)

圖1所示為環(huán)形凸筋結(jié)構(gòu)，環(huán)形凸筋厚度為3mm，材料為06Cr11Ni11Ti，從圖1中可以看到凸筋圓弧R6mm、R5mm及凸筋位置尺寸φ290mm為壓模需要保證的尺寸。

圖1 環(huán)形凸筋結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 環(huán)形凸筋模具結(jié)構(gòu)

圖2所示為環(huán)形凸筋模具的三維模型圖，其主要由上模組合、下模組合組成。上模組合由上模和起吊螺栓組成，其中上模上設(shè)計(jì)有環(huán)形凸筋成形的凸起，設(shè)計(jì)有定位槽、導(dǎo)向孔和起吊螺栓孔。下模組合由下模、定位板、導(dǎo)向軸、起吊螺栓、緊固件組成，其中下模上設(shè)計(jì)有環(huán)形凸筋成形的凹槽，設(shè)計(jì)有定位槽、導(dǎo)向孔和起吊螺栓孔。上模組合、下模組合結(jié)構(gòu)示意圖如圖3、圖4所示。從圖4中看出定位板用于定位制件環(huán)形凸筋，環(huán)形凸筋放于下模組合上，起到快速定位的作用，定位板和下模采用H7/f6配合，并用緊固件將定位板壓緊在下模上。導(dǎo)向軸在上模組合和下模組合壓制過程中起導(dǎo)向作用，導(dǎo)向軸和下模采用M7/h6配合。在油壓機(jī)上壓制成形。

圖2 環(huán)形凸筋模具三維模型圖

圖3 上模組合結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 下模組合結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 主要參數(shù)確定

由圖1可以看出，φ362mm為下料保證的尺寸或壓模后加工保證的尺寸，凸筋圓弧尺寸R6mm、R5mm，環(huán)形凸筋內(nèi)圓尺寸φ182mm，凸筋高度尺寸8mm以及凸筋位置尺寸φ290mm為壓模需要保證的尺寸。

（1）上模凸起半徑確定。

凸筋圓弧尺寸R6mm、凸筋高度尺寸8mm通過上模凸起保證，故上模凸起圓弧尺寸設(shè)計(jì)為R6mm，如圖5所示。

圖5 上模凸起圓角尺寸示意圖

（2）下模凹槽半徑、寬度確定。。

凸筋圓弧尺寸R5mm通過下模凹槽中圓角保證，故下模凹槽圓角尺寸設(shè)計(jì)為R5mm，如圖6所示，其中凹槽寬度11.5mm通過CAD畫圖得到11.45mm，如圖7所示，圓整保留一位小數(shù)為11.5mm，取上偏差為0.1mm。

圖6 下模凹槽圓角尺寸示意圖

圖7 凹槽寬度確定

3 環(huán)形凸筋模具應(yīng)用

圖8所示為環(huán)形凸筋壓模實(shí)物圖，使用時(shí)將制件環(huán)形凸筋放于上模組合和下模組合之間，用300t油壓機(jī)在上模組合上垂直施加外力，使上模組合、下模組合完全合模（圖9所示為合模實(shí)物圖），保持所施加外力5min，防止環(huán)形凸筋進(jìn)行反彈。圖10所示為多種

圖10 多種規(guī)格環(huán)形凸筋模具實(shí)物圖

4 環(huán)形凸筋模具參數(shù)化設(shè)計(jì)

由于油箱中環(huán)形凸筋規(guī)格有多種，油箱尺寸不同，凸筋規(guī)格尺寸也不同，每一種環(huán)形凸筋規(guī)格都需設(shè)計(jì)相應(yīng)的模具。為了快速完成模具設(shè)計(jì)，在UG中進(jìn)行環(huán)形凸筋模具的參數(shù)化建模，只需輸入制件和模具相關(guān)參數(shù)，即可快速生成模具模型，極大地提高了模具設(shè)計(jì)的效率。

以模具上模頭為例，首先第一步在草圖尺寸右側(cè)數(shù)據(jù)中定義上模直徑為shangmoD=340（名稱可自定義），如圖11所示，然后拉伸高度生成特征；第二步生成上模凸起特征，如圖12所示，在草圖中定義尺寸表達(dá)式凸起間距tuqiL=145，凸起直徑tuqid=12，然后旋轉(zhuǎn)生成特征；第三步生成凹槽特征，如圖13所示，定義表達(dá)式aocaoD1、aocaoD2，依次類推將所有變化的參數(shù)用表達(dá)式表示出來，如圖14所示，在UG左側(cè)部件導(dǎo)航器下生成所有的表達(dá)式，雙擊所要更改的表達(dá)式即可更改尺寸，模型即可生成。

圖11 UG參數(shù)輸入界面

圖12 UG參數(shù)輸入界面

圖13 UG參數(shù)輸入界面

圖14 UG參數(shù)輸入界面

依據(jù)上述步驟將下模等所有零部件主要參數(shù)輸入尺寸數(shù)值，使用UG參數(shù)化建?？杉纯煽焖偕赡Ｐ停瑴p少三維模型設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié)束語

通過對環(huán)形凸筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出合理的環(huán)形凸筋模具，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐，此模具壓制成形的環(huán)形凸筋尺寸符合要求。在此基礎(chǔ)上，利用UG將模具進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，針對不同規(guī)格的環(huán)形凸筋，只需輸入主要參數(shù)數(shù)值即可快速生成三維模型，這在一定程度上提高了模具的設(shè)計(jì)效率，保證了整個(gè)油箱的強(qiáng)度和生產(chǎn)進(jìn)度。