防護罩的模具設(shè)計與制造探討

1、<p>　　防護罩的模具設(shè)計與制造探討</p><p>　　【摘要】本文通過對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的分析論證，闡述了模具設(shè)計的要點，并以某機械產(chǎn)品的防護罩基于逆向工程的模具設(shè)計制造為例進行了探討研究。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】防護罩 模具 模具設(shè)計 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)和制造過程的安全以及產(chǎn)品質(zhì)量。因此各種防護罩在企業(yè)機械產(chǎn)品的使用過程中被大量應(yīng)用。在防護罩的設(shè)計和制造過程中常常面對的是實物樣件，而不是現(xiàn)成的CAD模型。這就需要通過一定的途徑把這些實物模型轉(zhuǎn)化為CAD模型，再利用它進行模具開發(fā)制造。目前這種從實物樣件出發(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，是一種防護罩快速模具設(shè)計方法，已經(jīng)成為防護罩模具設(shè)計和

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。落料時增加復(fù)合條料定位和卸料裝置設(shè)計，讓落料件定位更加準確，并能避免落料后廢料套在凸模上。沖孔時增加廢料托板固定在下模座上的設(shè)計，能夠避免沖孔廢料落入沖床內(nèi)。拉深時增加復(fù)合壓邊圈

4、兼推板裝置設(shè)計，可以進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)計過程中，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，為便于對模具的后期維修，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。 </p><p>　　三、模具設(shè)計中的要點 </p><p><b>

5、;　?。ㄒ唬┠＞哌x材。 </b></p><p>　　通常情況下防護罩對于使用時間的需求很高，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。因為CrWMn經(jīng)過熱處理后，變形小，耐磨性高，承載力大，能夠完全適應(yīng)防護罩的沖壓加工過程。 </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、、沖孔成型過程關(guān)鍵參數(shù)之一。它的大小對落料力、拉深力、沖孔力和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響。落料、沖孔間隙過小時，所需的落料沖孔力大、對模具損壞亦大；拉深間隙小時，使產(chǎn)品容易開裂或擦傷表面，并使產(chǎn)品局部變薄；間隙過大時，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)計模具時，需要選擇合理的間隙。 </p><p>　　（三）模具凹凸模和定位卸料板設(shè)計。 </p><p>　　

7、1.凸模設(shè)計采用臺階整體式結(jié)構(gòu)，通過凸模固定板、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)計采用整體式結(jié)構(gòu)，通過接板、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)計采用一左一右的結(jié)構(gòu)，通過內(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)計關(guān)鍵技

8、術(shù) </p><p>　　針對使用逆向工程技術(shù)進行快速產(chǎn)品模具設(shè)計主要流程進行分析，不難看出基于逆向工程的快速模具設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)有以下三個方面： </p><p>　?。ㄒ唬┘夹g(shù)測量的分類和針對性。 </p><p>　　現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)測量方式通常分為三個類型：接觸式測量、非接觸式測量、逐層掃描測量。其中接觸式測量方式雖然精度高，然而效率低， 無法針對那些易變形件進行

9、準確測量；非接觸式測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；逐層掃描測量通常被運用于產(chǎn)品內(nèi)部掃描。針對普通的產(chǎn)品而言，一般都會采取應(yīng)用廣泛的非接觸式測量方式。 </p><p>　?。ǘ┣嬷亟夹g(shù)的運用。 </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?，F(xiàn)在利用相對成熟的逆向工程軟件進行曲面重構(gòu)，采取步驟通常都是點云數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)三角化、曲線擬合和曲面構(gòu)建。 </p><p>　?。ㄈ┳⑺蹸AE分析。 </p><p>　　在注塑成型的具體過程中，塑料是在固定的型腔中進行流動并且最終成型，這個過程和材料的性能、制品的形

11、狀尺寸、成型溫度和速度以及壓力和時間、型腔表面狀況與模具設(shè)計等各個不同環(huán)節(jié)的系列因素息息相關(guān)。所以，在新產(chǎn)品進行模具設(shè)計的具體實施過程當中，可以運用CAE注塑成型分析，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中產(chǎn)生的缺陷，進而可以確保模具設(shè)計的科學(xué)合理性，進一步讓模具的一次試模成功率得到提高，以此實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)成本的降低和控制目標。 </p><p>　　五、逆向工程在防護罩模具設(shè)計中的具體應(yīng)用 </p><p>

12、　　本文以某工程設(shè)備的防護罩為例，從以下方面說明逆向工程在防護罩快速模具設(shè)計上的應(yīng)用。 </p><p>　　（一）防護罩數(shù)字測量方法。 </p><p>　　防護罩的整體形狀通常都是帶有自由曲面的異形件，因此防護罩的測量關(guān)鍵是相當于針對自由曲面的測量。在實際的測量過程中如果有條件使用美國FARO公司的激光掃描儀對帶有自由曲面特征的防護罩實施測量，測量的點云圖如果要得到更加準確的產(chǎn)品邊界，

13、那么建議可以針對防護罩下的墊塊加強測量，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罩的CAD模型重構(gòu)方法。 </p><p>　　防護罩CAD重建的關(guān)鍵之處是在于曲面的重構(gòu)，以及針對防護罩上孔和槽特征進行創(chuàng)建。在設(shè)計的過程中應(yīng)該首先針對所獲得的數(shù)據(jù)點云進行去噪或剔除雜點和數(shù)據(jù)插補以及數(shù)據(jù)平滑等處理，其次將處理過的數(shù)據(jù)進行分割，需要將同屬一類型

14、的數(shù)據(jù)點劃分到相同的區(qū)域。然后再對劃分的區(qū)域選擇特征截面、建立特征線和特征線網(wǎng)格，并且需要對網(wǎng)格線進行光順處理，最后再由曲線擬合成曲面。 </p><p>　?。ㄈ┓雷o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，可以為防護罩模具設(shè)計制造提供科學(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、果能夠運用MOLDFLOW軟件針對防護罩注塑過程實施分析，就可以迅速尋找到最佳注塑位置和壓力變化規(guī)律。 </p><p>　?。ㄋ模┓雷o罩注塑模設(shè)計。 </p><p>　　在CAE分析的前提下實施相應(yīng)的模具設(shè)計制造，在澆注位置的選擇上應(yīng)該盡量選擇防護罩的外沿而不是防護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)計更加方便并且同時簡化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。在針對防護罩側(cè)孔的側(cè)抽芯機

16、構(gòu)進行設(shè)計的時候，可以運用內(nèi)置式的斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)。與此同時，在開模抽芯的過程中，合理利用彈簧的回復(fù)力來推動滑塊完成側(cè)抽芯。這樣的內(nèi)置式側(cè)抽芯機構(gòu)具有方便可靠的優(yōu)勢，并且在模具的外部更不會留下不必要的痕跡。 </p><p><b>　　六、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，經(jīng)過一定的生產(chǎn)實踐證明，本文分析研究的這種模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理科學(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罩的產(chǎn)品需求，而且其設(shè)計方案也可以應(yīng)用到其他類似零件的復(fù)合落料、拉深、沖孔成形過程當中。 </p><p>　　與此同時，如果將逆向工程技術(shù)應(yīng)用于防護罩的模具設(shè)計制造中，不但可以縮短模具的設(shè)計制造周期，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，進一步提高數(shù)控設(shè)備利用率，實現(xiàn)防護罩模具的快速設(shè)計和制造。 </p