方管壓鑄模設計及CNC加工

摘要：介紹了運用CAD軟件Pm／E和CAM軟件Cimatorn進行管型特件壓鑄造模設計及CNC加上的全過程。
     關鍵詞：管型鑄件；Pro／E；壓鑄模設計

1 引言

     目前，管型鑄件廣泛用于燃氣具等產(chǎn)品中：如廣東萬家樂，中山華帝，中山豪山等公司的燃氣具的產(chǎn)品中都有很多此類零件。這些零件都具有外觀為管型、結構類似于三通的特點，如圓管、方曹以及各種閥體等，材質(zhì)為鑄鋁，主要工藝手段為壓鑄模成型。我公司在廣東中山的模具分廠多年來一直為上述廠家制造壓鑄模，本人負責壓鑄模的設計及cNc加工。通過多年的實踐，從保證鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，保證模具的話用性、使用壽命、交貨期等方面做了一些總結，并把它寫出來，以求和大家共同探討壓鑄模設計及加工的優(yōu)化過程。

     在產(chǎn)品開發(fā)中，市場競爭日益激烈，產(chǎn)品開發(fā)周期的長短和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞是贏得市場的關鍵。因些也為模具制造業(yè)提出了新的要求：模具的高精度，最短的模具交貨期，模具的使用壽命以及模具結構的適用性和高度自動化。下面以方管產(chǎn)品的壓鑄模為例，從上述幾個方面來論述管型鑄件壓鑄模的設計及CNC加工。

2 工藝分析

     方管的產(chǎn)品示意圖及部分尺寸如圖1所示，管剖面的外輪廓為方形，內(nèi)輪廓為圓形，整體結構與三通閥體相類似(其實在燃氣具產(chǎn)品中所用的各種通氣管及閥體等多為該種結構)，方管材質(zhì)為壓鑄鋁合金。為提高鑄性的生產(chǎn)效率．可采用1模2件；方管內(nèi)孔成型通過在模具的橫向和縱向上分別配臂兩個滑塊來實現(xiàn)抽芯。

     為提高模具的使用壽命，可在模具的定模板和動模中分別鑲人定模鑲件和動模鑲件，來成型方管的外輪廓，定模鑲件和動模鑲件的材料為瑞典8407模具鋼，經(jīng)洛氮淬火，硬度為44~48HRC，可實現(xiàn)模具壽命20萬次；對于成型各種孔的型芯，可采用1113模具鋼，經(jīng)滲氮摔火，硬度為44-48HRC。由于型芯為易磨損件，需另備3-4套備用件，并將型芯的固定部分和行位塊的固定孔按標準配合尺寸加工．實現(xiàn)良好的互換性。為縮短模具的交貨期，模具采用三維CAD設計，使用的軟件為Pro/E。在建立方管二維模型時，需按分型面嚴格按照脫模斜度建立精確的三維模型。因為只有精確的三維產(chǎn)品模型，才能通過Pro/E的模具設計模塊設計出精確的模具型腔，精確的模具型腔才能真接用于編程，再進行CNC加工。使用的CAM軟件為Cimatron12，在此值得注意的是，用Pro／E建立的模型可直接或間接被Cimatmn12調(diào)用，直接用于加上程序的編制，而且無需顧慮在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中曲而的丟失。由此可以看出，整個設計和加工過程全部采用計算機輔助完成．基本上實現(xiàn)無圖紙加工，并極大地避免了錯誤的發(fā)生。該種設計和加工
方式對于類似的鑄件可保證壓鑄模交貨期僅為30天。

3　模具CAD

3.1 方管三維模型的建立

     根據(jù)所給產(chǎn)品圖樣的尺寸及技術要求，建立產(chǎn)品零件的三維模型。此時注意的是，由于此模型要在Pro／E的模具設計模塊中應用來完成模具設計，而后模具的部分零件模型要直接用于CAM軟件Cimatront12進行編程，再進行CNC加工。所以，方管三維模型要嚴格按照分模線建立所有的脫模斜度，并且保證所有尺寸和脫模斜度完全符合產(chǎn)品圖樣的要求。這樣，就可以在后序的編程和CNC工作中一勞水逸。所建立的方管三維模型如圖2所示。

3.2 基于Pro／E模模具設計模塊的分模設計

     由圖3可知，產(chǎn)品模型帶有6個小孔的一面向下布置，也就是說，將采成型這6個小孔的型芯位于動模一側。實際應用證明，這樣的布置是比較合理的：因為成型各種孔的型芯是易磨損件．在模具使用一段時期后，需要更換型芯，而處于動模一側的型芯較處于定模一側的型芯更容易更換和調(diào)整，互換速度快。所以，在產(chǎn)品模型布置時應盡可能將較多的孔置于動模一側。

     圖4為所有分型面的示意圖，供參考。其中左滑塊1、右滑塊3、前滑塊4和后滑塊2為將來抽取四個方向上的滑塊所做的分型面。由于各滑塊在工作過程中經(jīng)常處于滑動狀態(tài)，易磨損，所以在移動方向上在滑塊的側面(圖4)設計有2°-5°的斜度。對于型芯導正部位直徑和限位臺肩高度(圖4)的尺寸一般由客戶方的企業(yè)標準決定，因為這些件為易損件，該邢位的尺寸應按標準加上，以保證零件的可互換性，方便以后的維修與更換。

3.3 系統(tǒng)模擬鑄模

圖5為系統(tǒng)模擬鑄模的鑄件示意圖，供參考。

3.4 模具結構
     如圖6所示．模架采用常用的壓鑄模三板結構，鑄件為1模2件，左、右滑塊分別通過斜導柱完成抽芯，前后滑塊分別通過油缸完成抽芯(這是因為前后的抽芯距離較長，在本次設計中選擇了用油缸抽芯，油缸為缸徑∮100mm、行程100mm的標準油缸)。

1壓板　2動模鑲件　3、21、22型芯　4、5左滑塊　6、7后滑塊　8、10右滑塊　9、11前滑塊
12定模鑲件　13斜導柱　14鎖緊塊　15料套　16鎖緊塊　17定模板　18動模板　19導套　20油
缸組件　23導柱

4　模具CAM

     如圖6所示，需要CNC加工的模具零件上要有定模鑲件12、動模鑲件2、定模板17、動模板18。定模鑲件和動模鑲件的加工是基本相同的，是方管外形的主要成型模具零件，粗坯加工好后，進行CNC加工，留量約為0.66-0.8mm(材料為瑞典8407模具鋼)，之后淬火，返回后進行精加工，CNC加工至尺寸，待試模合格后熏化處理；定模板和動模板的加工是基本相同的，它們是主要的模具結構零件。在這里需要指出的是通過Pro/E模具設計模塊設計出的零件模型．可以直接用CAM軟件Cimatron 12編程，再用于CNC加工，圖7是基于Cimatron 12動模鑲件的部分加工程序。

5 結束語

     近幾年．我們?yōu)樵S多家燃氣具、廚具廠商設計了很多與方管類似的管型鑄件壓鑄摸，通過幾年的實踐，感覺到依賴于現(xiàn)代高科技手段的這種設計及加工方式在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高模具壽命和縮短模具交貨期等方面都具有很大的優(yōu)越性。正因如此，使用Pro/E設計再用Cimatron加工為眾多模具工程技術人員所熟悉，已成為現(xiàn)代模具制造業(yè)的主流。