柴油机缸体模具CAD技术

发布日期:[09-01-06 09:50:37] 浏览人次:[]

用Pro/ENGINEER进行柴油机缸体铸件模具的设计,借助三维实体复合建模技术的可视性、可检测性及可分析性,解决了模具设计中的疑难问题。本文以513缸体的设计为例,具体介绍了应用CAD技术进行铸件建模、合理分配砂芯和设计模具的方法和技巧。三维CAD技术给制造业带来的方便令传统的二维设计望尘莫及。

随着时代的进步,科技的发展和CAD技术的应用。模具行业由传统二维设计向三维设计转变,应用CAD技术进行三维模具设计,不仅缩短了设计周期,而且提高了模具精度,使模具结构更趋合理。同时应用CAD设计的模具在以后的铸件试制生产中,减少了模具修改的次数,减少了试制费用,节省了新产品的试制时间。以Pro/ENGINEER软件为例,我们来比较传统二维设计和三维设计所用的时间。

图1 使用二维软件进行机械设计

图2 使用Pro/ENGINEER三维软件进行机械设计

图1与图2 是国内某3C产品制造公司设计开发的流程与花费的时间。很显然,使用三维软件进行设计比传统设计大约节省一半的时间。

应用传统二维设计方法设计的缸体模具的铸件肥大,尺寸精度低,加工后的产品零件外表不美观且重量较大,模具在试制时反复修改,影响模具寿命,无形中增加了新产品的开发费用。另有一些芯盒特别是热芯盒,用传统的设计方法设计,须用普通机床无法加工,如果改用数控加工,则需要进行人工代码编程,费时费力。

综上所述,应用三维CAD 技术开发设计缸体模具是一种先进方法,下面以513缸体为例,具体介绍应用CAD技术进行铸件建模、合理分配砂芯和设计模具的方法和技巧。

一、 铸件模型的建立

分析缸体零件的二维产品图纸,找出其主体构架,运用CAD技术,首先建立零件的主体构架模型,然后再建立那些在主体构架(主模型)之上的功能小模型,最后,将这些主体模型与功能小模型作布尔运算,即可得到缸体零件的三维实体几何模型。对几何模型进行铸造工艺处理:加工面上添加加工余量,尖锐的棱角作圆角,设置冷加工使用的定位夹紧工艺凸台,对整个几何模型进行比例缩放(根据铸造环境和铸造方法及铸件材质的不同而制定的收缩率),本设计是将几何模型放大1.008倍,如图3所示。

图3 用Pro/ENGINEER三维软件设计的BF8L513缸体铸件模型

二、 铸件模型的型、芯设计

传统的铸造外模模具设计和芯盒模具设计是大家所熟悉的。这种老方法制作出的外模模具和芯盒模具,由于二维工程图纸的抽象和型芯模具设计制作的分离性,很难使他们组装后体现出缸体二维工程图纸所要求的精确效果,继而影响产品的整体性能。

运用三维实体复合建模技术,可以解决传统模具设计难以解决的问题。首先是模具型腔的精度问题,在进行铸件模型的型芯分离时,需采取以下步骤:

(1)建立一个在三维空间能够完全包容铸件模型的实体方体;

(2)用缸体铸件模型作为工具实体,与目标实体方体作布尔减运算,得到一个初始的型芯组合实体;

(3)用软件中的剪切功能将芯头与外型相连的部位切成分离的两个实体(无特征参数),即得到了砂芯组合体和铸型的反模;

(4)根据砂芯的成型工艺将砂芯的组合体合理分配成若干小砂芯,分别制芯。(见图4)

图4 计算机三维模拟砂芯组装图

其中1为端芯;2为第一缸芯;3为第二缸芯;4为第三缸芯;5为第四缸芯,采用手工树脂砂芯;6为传动箱芯,采用热芯盒制芯。组装顺序为:依次按标号顺序将砂芯放到组芯胎具上,用螺杆穿起来拧紧。

(5)建立一个同(1)中描述的一样的实体方体,以上、下模分型面为界限将该方体分割成两部分,以(3)中得到的铸型外模的反模作为工具实体,将其对应的一半方体实体作为目标实体,进行布尔减运算,即可得到外型上模型和外型下模型的初始

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