寇伟义，刘淑芬

异形管件熔模模具CAD设计

寇伟义，刘淑芬

（辽宁工业大学机械工程与自动化学院，辽宁锦州121001）

基于Pro/E软件，对异形管件的熔模铸造模具进行CAD设计。具体设计内容包括异形管件三维实体造型、模具分型面设计、浇注系统设计、顶出机构设计、模具成型零件设计等。CAD技术的应用大幅缩短了模具的开发周期，有利于提高模具质量。

熔模精密铸造；CAD；模具结构设计

熔模精密铸造能生产精密、复杂的制件，其制件接近于零件最后的形状，可不经加工或很少加工就可以直接使用[1]，而本文所述管接头零件形状多变，各个柱状特征相交错综复杂，因此运用熔模铸造技术可以铸造出形状相近的产品且切削量小、精度高，进而大大提高生产效率。CAD技术的日趋成熟及广泛应用已经给模具行业带来了巨大变革。本文采用Pro/E软件完成异形管件熔模模具的CAD设计[2]。

1 模具设计总体流程[3]

模具设计总体过程为：异形管件三维实体造型模具结构设计（分型面设计、浇注系统设计、顶出机构设计）。整个设计过程基于Pro/E软件完成。三维造型过程要保证零件形状正确、位置准确，模具设计能保证开模顺利，制件形状完整并尽可能提高自动化程度，在模具设计完成后利用开模动画仿真检测开模过程，保证开模过程无干涉、各组件运动位置合理。

2 零件三维实体造型

由零件图纸知该零件几何特征多为圆柱状，因此采用拉伸的方式基本可以完成造型。零件在造型过程中采用造型基准与设计基准一致的原则，这样可以减少造型过程中尺寸的换算，也避免了由于视角转换而带来的识图困难。又由于各个柱状特征彼此相贯，因此在造型过程特别注意了各个特征的生成顺序，使拉伸长度可以通过拉伸到面的方式给出，有些特征没有长度尺寸就可以通过这样的方式解决，既保证了形状尺寸和位置尺寸，又减少了通过其他尺寸换算的麻烦。

具体造型过程为：首先选择Pro/E中的Right面与图纸中的基准1重合、Top面与图纸中的基准2重合、Right面与图纸中的基准3重合，如图1所示。选择好造型基准之后，开始创建带有基准面的实体（图1中的背板及两个块体）。这样造型中的基准面就形成了，其他尺寸按照图纸的标注由这三个基准面引出即可。完成基本特征造型后进行倒角，由于零件上倒角众多且相交复杂，因此在造型过程中对于倒角顺序进行了多次的尝试。

图1 异形管三维实体

3 模具结构设计

模具结构设计主要包括分型面设计、浇注系统设计和顶出机构设计。因制件体积比较大，在成型过程中可能出现凹陷等缺陷，因此设计了冷蜡块。冷蜡块主要针对背板进行设计，背板冷蜡块的尺寸比零件背板单边余量小2 mm，这样便于在预先放入冷蜡块后，型腔内留有一定的空间，便于新蜡料能填充到型腔内包住冷蜡块。

3.1 分型面设计

分型面应选择在制件投影最大处。本零件选择背板上端面为主分型面，其余部位由于圆柱中心不在一个平面上，例如图1中的圆柱1与圆柱2，因此选择分型面局部向上凸或向下凹的方式，具体位置如图2所示。

图2 分型面

在Pro/E中通过拉伸建立主分型面，局部上凸下凹部分也用拉伸和复制的办法，然后再通过合并裁剪的方式，与主分型面形成一个整体。

3.2 浇注系统的设计

浇注系统设计首先考虑蜡件的大小和所选用浇注机注蜡孔的尺寸，然后选择合适的浇注系统，由于本蜡件较大因此选用较大的浇注口径以保证蜡料充分进入型腔，浇注系统设计在分型面上，便于浇注孔中蜡料的取出，具体位置的设计主要考虑与之配合使用的浇注机浇注孔的位置，具体设计结果如图3所示。

图3 浇注系统

3.3 顶出机构设计

由于制件大与型腔接触面积大，在脱模的过程中有较大的阻力，因此设计了顶出机构，为使制件在顶出过程中受力均匀，因此顶杆位置要均匀地布置在型腔内。顶杆顶出效果如图4所示。

图4 顶杆顶制件效果

顶杆固定在顶杆安装板上，固定方式如图5所示，从图中可以看出，除配合部分外，其余部分都有0.5 mm的间隙，这样设计，一部分是为了排气的需要，另外也是防止在做模时产生的孔距误差，引起组装后产生憋劲的现象。

图5 顶杆固定方式

4 结束语

本文在Pro/E软件中完成了异型管件的熔模模具结构设计，模具经开模仿真，显示开模无干涉，各组件运动位置准确，能够浇注出合格的制件毛坯。CAD技术避免了传统设计方法的反复次数多、周期长、预见性不强等问题，提高了设计效率，大大缩短了模具开发周期并且提高了模具的质量。

[1]姜不居.熔模精密铸造[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]门超.基于Pro/E及Mastercam环境下的模具设计与加工[J].装备制造技术，2007（11）：80-85.

[3]李金华，武文涛.TLJ18连接件模具设计及其CAD/CAM[J].辽宁工业大学学报，2015（8）：254-256，261.

Investment Casting Mould Design Based on CAD About Special-Shaped Pipe

KOU Wei-yi LIU Shu-fen
（College of Mechanical Engineering and Automation，Liaoning University of Technology，Jinzhou Liaoning 121001，China）

Based on Pro/E，the CAD design is implemented of the investment casting mould of special-shaped pipe.The main design contents are as follows：three-dimensional solid modeling of the special-shaped pipe，parting surface design of the mould，gating system design，the ejection mechanism design，molding parts design，etc.By the application of CAD technology，the mould development cycle has been shortened and its quality has been improved，obviously.

investment precision casting；CAD；the mould structure design

TP319

A

1672-545X（2017）02-0216-02

2016-11-16

寇伟义（1993-），男，内蒙古赤峰人，本科，研究方向：机械设计制造及其自动化专业；刘淑芬（1972-），女，辽宁铁岭人，硕士，副教授，研究方向：机械CAD/CAM/CAE。