防護(hù)罩的模具設(shè)計(jì)與制造探討

1、<p>　　防護(hù)罩的模具設(shè)計(jì)與制造探討</p><p>　　【摘要】本文通過(guò)對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的分析論證，闡述了模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并以某機(jī)械產(chǎn)品的防護(hù)罩基于逆向工程的模具設(shè)計(jì)制造為例進(jìn)行了探討研究。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】防護(hù)罩 模具 模具設(shè)計(jì) 制造 </p><p><b>　　一、引言 </b></p>&l

2、t;p>　　很多企業(yè)的核心設(shè)備機(jī)械產(chǎn)品，其性能和質(zhì)量都緊緊關(guān)系著企業(yè)的生產(chǎn)和制造過(guò)程的安全以及產(chǎn)品質(zhì)量。因此各種防護(hù)罩在企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的使用過(guò)程中被大量應(yīng)用。在防護(hù)罩的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中常常面對(duì)的是實(shí)物樣件，而不是現(xiàn)成的CAD模型。這就需要通過(guò)一定的途徑把這些實(shí)物模型轉(zhuǎn)化為CAD模型，再利用它進(jìn)行模具開發(fā)制造。目前這種從實(shí)物樣件出發(fā)獲得產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型技術(shù)也被稱之為逆向工程模具設(shè)計(jì)，是一種防護(hù)罩快速模具設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)成為防護(hù)罩模具設(shè)計(jì)和

3、制造縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)制造成本的重要手段。 </p><p>　　二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 </p><p>　　通常情況下，復(fù)合模具結(jié)構(gòu)都只是合并落料、拉深或拉深、沖孔2道工序，本文所探討的模具結(jié)構(gòu)復(fù)合3道工序。落料時(shí)增加復(fù)合條料定位和卸料裝置設(shè)計(jì)，讓落料件定位更加準(zhǔn)確，并能避免落料后廢料套在凸模上。沖孔時(shí)增加廢料托板固定在下模座上的設(shè)計(jì)，能夠避免沖孔廢料落入沖床內(nèi)。拉深時(shí)增加復(fù)合壓邊圈

4、兼推板裝置設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步確保零件外觀質(zhì)量。另外，還可以增設(shè)星形打板和打桿避免零件拉深后卡在凹模內(nèi)。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為縮短模具制造周期，降低生產(chǎn)成本，可以將模具上、下模座、導(dǎo)向部分、緊固件采用通用件；同時(shí)，為便于對(duì)模具的后期維修，模具的工作部分即落料凹模、沖孔凸模和拉深、沖孔凸凹模等可以采用鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　三、模具設(shè)計(jì)中的要點(diǎn) </p><p><b>

5、;　?。ㄒ唬┠＞哌x材。 </b></p><p>　　通常情況下防護(hù)罩對(duì)于使用時(shí)間的需求很高，為保證其模具具備較高的使用壽命，模具工作部分的材料均選用CrWMn。因?yàn)镃rWMn經(jīng)過(guò)熱處理后，變形小，耐磨性高，承載力大，能夠完全適應(yīng)防護(hù)罩的沖壓加工過(guò)程。 </p><p>　?。ǘ┠＞唛g隙的確定。 </p><p>　　模具工作部分的間隙是復(fù)合落料、拉深

6、、沖孔成型過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)之一。它的大小對(duì)落料力、拉深力、沖孔力和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響。落料、沖孔間隙過(guò)小時(shí)，所需的落料沖孔力大、對(duì)模具損壞亦大；拉深間隙小時(shí)，使產(chǎn)品容易開裂或擦傷表面，并使產(chǎn)品局部變??；間隙過(guò)大時(shí)，使產(chǎn)品容易起皺或使產(chǎn)品局部變厚，降低產(chǎn)品的尺寸、形狀精度。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，需要選擇合理的間隙。 </p><p>　?。ㄈ┠＞甙纪鼓：投ㄎ恍读习逶O(shè)計(jì)。 </p><p>　　

7、1.凸模設(shè)計(jì)采用臺(tái)階整體式結(jié)構(gòu)，通過(guò)凸模固定板、墊板和內(nèi)六角圓柱頭螺釘與上模座固定在一起。 </p><p>　　2.凹模設(shè)計(jì)采用整體式結(jié)構(gòu)，通過(guò)接板、固定板和內(nèi)六角圓柱頭螺釘與下模座固定在一起。 </p><p>　　3.定位卸料板的設(shè)計(jì)采用一左一右的結(jié)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘和圓柱銷釘與凹模固定在一起。 </p><p>　　四、基于逆向工程的快速模具設(shè)計(jì)關(guān)鍵技

8、術(shù) </p><p>　　針對(duì)使用逆向工程技術(shù)進(jìn)行快速產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)主要流程進(jìn)行分析，不難看出基于逆向工程的快速模具設(shè)計(jì)中關(guān)鍵技術(shù)有以下三個(gè)方面： </p><p>　　（一）技術(shù)測(cè)量的分類和針對(duì)性。 </p><p>　　現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)測(cè)量方式通常分為三個(gè)類型：接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量、逐層掃描測(cè)量。其中接觸式測(cè)量方式雖然精度高，然而效率低， 無(wú)法針對(duì)那些易變形件進(jìn)行

9、準(zhǔn)確測(cè)量；非接觸式測(cè)量雖然效率也比較高，一定程度上能夠避免摩擦產(chǎn)生誤差，然而卻缺乏一定的高精度效果；逐層掃描測(cè)量通常被運(yùn)用于產(chǎn)品內(nèi)部掃描。針對(duì)普通的產(chǎn)品而言，一般都會(huì)采取應(yīng)用廣泛的非接觸式測(cè)量方式。 </p><p>　　（二）曲面重建技術(shù)的運(yùn)用。 </p><p>　　依據(jù)曲面的數(shù)據(jù)采集信息將原始曲面的幾何模型進(jìn)行恢復(fù)，也就是通常意義的曲面重構(gòu)。在逆向工程中，一般采取兩種曲面重構(gòu)方法：一

10、種方法是利用B樣條或NURBS曲面作為基礎(chǔ)制定曲面構(gòu)造方案；另一種方法是以三角Bezier曲面作為基礎(chǔ)制定曲面構(gòu)造方案。現(xiàn)在利用相對(duì)成熟的逆向工程軟件進(jìn)行曲面重構(gòu)，采取步驟通常都是點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)三角化、曲線擬合和曲面構(gòu)建。 </p><p>　　（三）注塑CAE分析。 </p><p>　　在注塑成型的具體過(guò)程中，塑料是在固定的型腔中進(jìn)行流動(dòng)并且最終成型，這個(gè)過(guò)程和材料的性能、制品的形

11、狀尺寸、成型溫度和速度以及壓力和時(shí)間、型腔表面狀況與模具設(shè)計(jì)等各個(gè)不同環(huán)節(jié)的系列因素息息相關(guān)。所以，在新產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的具體實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，可以運(yùn)用CAE注塑成型分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷，進(jìn)而可以確保模具設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，進(jìn)一步讓模具的一次試模成功率得到提高，以此實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)成本的降低和控制目標(biāo)。 </p><p>　　五、逆向工程在防護(hù)罩模具設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用 </p><p>

12、　　本文以某工程設(shè)備的防護(hù)罩為例，從以下方面說(shuō)明逆向工程在防護(hù)罩快速模具設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。 </p><p>　?。ㄒ唬┓雷o(hù)罩?jǐn)?shù)字測(cè)量方法。 </p><p>　　防護(hù)罩的整體形狀通常都是帶有自由曲面的異形件，因此防護(hù)罩的測(cè)量關(guān)鍵是相當(dāng)于針對(duì)自由曲面的測(cè)量。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中如果有條件使用美國(guó)FARO公司的激光掃描儀對(duì)帶有自由曲面特征的防護(hù)罩實(shí)施測(cè)量，測(cè)量的點(diǎn)云圖如果要得到更加準(zhǔn)確的產(chǎn)品邊界，

13、那么建議可以針對(duì)防護(hù)罩下的墊塊加強(qiáng)測(cè)量，如此就可以為隨后的CAD模型重建工作提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考。 </p><p>　?。ǘ┓雷o(hù)罩的CAD模型重構(gòu)方法。 </p><p>　　防護(hù)罩CAD重建的關(guān)鍵之處是在于曲面的重構(gòu)，以及針對(duì)防護(hù)罩上孔和槽特征進(jìn)行創(chuàng)建。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該首先針對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行去噪或剔除雜點(diǎn)和數(shù)據(jù)插補(bǔ)以及數(shù)據(jù)平滑等處理，其次將處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，需要將同屬一類型

14、的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分到相同的區(qū)域。然后再對(duì)劃分的區(qū)域選擇特征截面、建立特征線和特征線網(wǎng)格，并且需要對(duì)網(wǎng)格線進(jìn)行光順處理，最后再由曲線擬合成曲面。 </p><p>　　（三）防護(hù)罩注塑CAE分析的內(nèi)容和意義。 </p><p>　　注塑成型CAE分析的相關(guān)內(nèi)容和結(jié)果，可以為防護(hù)罩模具設(shè)計(jì)制造提供科學(xué)有效的參考數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常包含澆注系統(tǒng)的平衡，澆口的數(shù)量、位置和大小，模腔內(nèi)溫度和壓力的變化等。如

15、果能夠運(yùn)用MOLDFLOW軟件針對(duì)防護(hù)罩注塑過(guò)程實(shí)施分析，就可以迅速尋找到最佳注塑位置和壓力變化規(guī)律。 </p><p>　　（四）防護(hù)罩注塑模設(shè)計(jì)。 </p><p>　　在CAE分析的前提下實(shí)施相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)制造，在澆注位置的選擇上應(yīng)該盡量選擇防護(hù)罩的外沿而不是防護(hù)罩的中部作為最佳澆注位置，這樣的選擇方式是為了讓澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加方便并且同時(shí)簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在針對(duì)防護(hù)罩側(cè)孔的側(cè)抽芯機(jī)

16、構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以運(yùn)用內(nèi)置式的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。與此同時(shí)，在開模抽芯的過(guò)程中，合理利用彈簧的回復(fù)力來(lái)推動(dòng)滑塊完成側(cè)抽芯。這樣的內(nèi)置式側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)具有方便可靠的優(yōu)勢(shì)，并且在模具的外部更不會(huì)留下不必要的痕跡。 </p><p><b>　　六、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，經(jīng)過(guò)一定的生產(chǎn)實(shí)踐證明，本文分析研究的這種模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理科學(xué)，結(jié)構(gòu)緊湊，維修便捷，

17、定位精確，產(chǎn)品的精度更高，加工效率也比傳統(tǒng)工藝方法提高了很多倍，不但能夠完全滿足防護(hù)罩的產(chǎn)品需求，而且其設(shè)計(jì)方案也可以應(yīng)用到其他類似零件的復(fù)合落料、拉深、沖孔成形過(guò)程當(dāng)中。 </p><p>　　與此同時(shí)，如果將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于防護(hù)罩的模具設(shè)計(jì)制造中，不但可以縮短模具的設(shè)計(jì)制造周期，而且可以大大地降低模具的生產(chǎn)成本，以此確保模具的加工質(zhì)量，進(jìn)一步提高數(shù)控設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)防護(hù)罩模具的快速設(shè)計(jì)和制造。 </p