材料成型及控制工程三維設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐

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摘要：結(jié)合洛陽理工學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，介紹了三維設(shè)計(jì)在我校材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐，闡述了三維設(shè)計(jì)提高我校材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的作用。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)；材料成型及控制工程；畢業(yè)設(shè)計(jì)

三維設(shè)計(jì)技術(shù)促進(jìn)了機(jī)械設(shè)計(jì)理念和方法的變革，機(jī)械設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)構(gòu)思到形成二維圖樣，最后進(jìn)行加工制造的傳統(tǒng)二維機(jī)械設(shè)計(jì)方法已不能滿足當(dāng)今社會的需要，因此在發(fā)達(dá)國家以及我國上海、廣東、浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，三維設(shè)計(jì)已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)的主流。目前常用的三維實(shí)體造型軟件例如：Pro/E、Solidworks、UG等，不僅僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型，還可利用設(shè)計(jì)出的三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動態(tài)干涉檢查、動力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等，并且與其他軟件配合可進(jìn)行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成，這些功能是二維CAD無法比擬的。洛陽理工學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)屬于機(jī)械類專業(yè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是進(jìn)行沖壓、注塑、擠壓類模具設(shè)計(jì)。因此為了提高本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，在本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中引入最新三維CAD設(shè)計(jì)技術(shù)，并結(jié)合沖壓、注塑、擠壓類模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和高精度性，采用Pro/E和Solidworks三維CAD設(shè)計(jì)軟件來完成本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程。本文以本專業(yè)比較有代表性的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：電機(jī)殼消失模模具設(shè)計(jì)為例，闡述三維設(shè)計(jì)在本專業(yè)過去3年畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐效果。

1.電機(jī)殼消失模白模

的三維設(shè)計(jì)根據(jù)電機(jī)殼的產(chǎn)品圖紙進(jìn)行工藝性分析，確定白模的收縮率、壁厚、拔模斜度、加工余量和圓角；根據(jù)圖紙尺寸，使用Pro/E4.0三維造型軟件繪制產(chǎn)品的基本特征；根據(jù)圖紙要求和電機(jī)殼外形輪廓，在銘牌位置、接線盒輪廓位置、電機(jī)殼內(nèi)腔加拔模斜度；在標(biāo)注有粗糙度、形位公差等加工符號的地方添加加工余量；嚴(yán)格按照加工后的尺寸對毛坯進(jìn)行模擬加工；產(chǎn)品三維尺寸檢查。圖1為YB3-100LBS型電機(jī)殼消失模白模的三維設(shè)計(jì)圖。

2.模具設(shè)計(jì)方案

從圖1可以看出，YB3-100LBS型電機(jī)殼消失模白模屬于非常復(fù)雜的泡沫塑料模樣。因此本次設(shè)計(jì)的電機(jī)殼消失模模具難點(diǎn)在于：為了保證電機(jī)殼泡沫模樣的散熱片成型飽滿，無鋸齒狀、無皺皮現(xiàn)象，電機(jī)殼周圍的散熱片需要采用側(cè)面抽芯，電機(jī)殼內(nèi)腔中要安裝上、下模芯，安裝的上、下模芯要保證與側(cè)面多個鑲塊的同軸度，以及對電機(jī)殼壁厚的均勻處理、模具結(jié)構(gòu)中各個零部件材料的選擇等。針對上述電機(jī)殼消失模模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)確定模具設(shè)計(jì)方案。模具型腔是一模一腔。并且先將其分成上、下模具兩部分，再確定上、下模具的分型面。考慮到電機(jī)殼中散熱片位置和結(jié)構(gòu)的特殊性，根據(jù)散熱片的方向性，在電機(jī)殼散熱片處設(shè)計(jì)4個鑲塊，并在起吊孔以及接線盒處設(shè)計(jì)3個活塊來方便取模。側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)使用前法蘭固定的薄型氣缸，將薄型氣缸與鑲塊連接，實(shí)現(xiàn)鑲塊在開模、合模時的往復(fù)運(yùn)動。進(jìn)料口放置在電機(jī)殼的最大外圓輪廓尺寸上模凸臺中心處。為了能夠保證白模的完整性，3個進(jìn)料口同時采用自動料槍進(jìn)行充料。

3.電機(jī)殼消失模模具的三維設(shè)計(jì)

使用Pro/E4.0三維造型軟件完成電機(jī)殼消失模模具的上、下模具的設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的電機(jī)殼消失模模具，采用自動1-上模芯；2-彈簧；3-螺釘；4-充料口凸臺；5-定位臺；6-定位凸臺；7-預(yù)留孔；8-上模氣室；9-上模封板；10-預(yù)留搭子；11-自動料槍1-定位槽；2-下模氣室；3-鑲塊；4-導(dǎo)套；5-導(dǎo)柱；6-側(cè)抽芯氣缸；7-連接架；8-法蘭；9-下模板；10-定位板；11-預(yù)留孔；12-下模芯；13-定位氣缸料槍實(shí)現(xiàn)自動加料，采用側(cè)抽芯氣缸實(shí)現(xiàn)自動化抽芯，在上下模具上設(shè)計(jì)的方便熱蒸汽和冷卻水通過的預(yù)留孔實(shí)現(xiàn)了模具的自動加熱和冷卻，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)殼模樣的自動化成型，所生產(chǎn)的電機(jī)殼模樣成型效果好、泡沫珠粒飽滿、產(chǎn)品尺寸精度高。電機(jī)殼消失模模具的上模結(jié)構(gòu)如圖2所示，電機(jī)殼消失模模具的下模結(jié)構(gòu)如圖3所示，電機(jī)殼消失模模具合模狀態(tài)如圖4所示。

4.結(jié)語

經(jīng)過3年的應(yīng)用實(shí)踐證明，將三維設(shè)計(jì)引入到洛陽理工學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，確實(shí)可以激發(fā)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的積極性和創(chuàng)造力，大幅提高本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維和實(shí)踐動手能力，本專業(yè)畢業(yè)生的模具三維設(shè)計(jì)水平也得到用人單位的一致好評。

作者：金文中 魯甜甜 單位：洛陽理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院