CAD技术在BFL513柴油机缸体模具上的应用（2）教程

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　　三、上、下模板的形成及铸型模拟检测
　　
　　利用布尔运算生成的上、下模型，按照造型设备的规格和连接方式进行排版，做出工装连接部分。按造型工艺的要求在模具适当部位安装数量和大小不等的排气柱（见图6），并在与组合砂芯的配合部位添加芯头成型块（见图7）和砂芯排气柱，这样即可得到生产中应用的模具模型（见图6、图7）。
　　
　　从以上介绍可以看出，造型模具和砂芯模具都是从同一个铸件模型上获得的，其内部型腔和外部形状的对应精确度是很高的（可精确到0.001mm以上），这样就实现了铸件外部表面及内部型腔在模具上的精确参数转换，以及内部型腔砂芯的合理分配。

图6上模板

　　
　　图7下模板

　　同样运用布尔减运算对上、下模板进行运算，形成上、下型腔（见图8、图9）。

图8上型腔

　　
　　图9下型腔

　　运用Pro/ENGINEER中的装配模块，将组合后的整体砂芯调入并装配到相对应的芯座上，这样就组合成了一个完整的模拟铸型（见图10）。如果你想了解铸型中各处壁厚的话，可以调用Pro/ENGINEER中的剖切功能在你想看的位置进行剖切。这时，如果某个部位的尺寸形状与图纸不符，可以对设计进行检测修改；而且铸造工艺参数，通过剖切尺寸检查认为不合理可以进行修正。而传统设计依靠浇注铸件进行铸件解剖检测，在合箱时用橡皮泥进行壁厚检查，其结果会造成生产周期长、试制费用高、尺寸精度差、表面质量差等弊端。

　
　　图10计算机三维合型模拟图

　　四、砂芯模具设计及模具参数的选定（以传动箱芯为例）
　　
　　同样运用Pro/ENGINEER的三维建模技术，建立一个方形实体，完全包住传动箱芯。以方形实体作为被切割对象，以传动箱芯实体作为切割参照进行布尔减运算，得到一个中空的实体，内腔形状同传动箱芯的外部形状完全一样。依照砂芯的分型面分割实体成上、下两个半模，根据起模方向设置拔模斜度，即可得到上、下芯盒体（见图11、图12）。

　　
　　图11上芯盒体

　　
　　图12下芯盒体

　　1．芯盒排气工艺参数的选定
　　
　　砂芯品质的好坏，在很大程度上取决于芯盒排气是否合理。因为射砂时，压缩空气与砂芯一起进入芯盒，如果芯盒内的气体不能及时排出，则砂芯不能充分紧实，表面质量差。排气主要通过3种渠道：排气槽排气、间隙排气和排气塞排气。排气槽一般设在分盒面上，其深度0.4～0.6mm，出口端可扩大到1mm，宽度为10～20mm。间隙排气是利用芯盒与顶芯杆及活块间的间隙进行排气。为了使顶芯杆及活块在高温下滑动灵活且便于排气，芯盒与顶芯杆间的配合间隙一般为0.2～0.3mm，滑（活）块与芯盒间的配合间隙单边为0.1～0.15mm。排气塞排气是在芯盒的深凹处设置排气塞，如水套砂芯的定位芯头及出水孔处均设置有排气塞，排气塞的规格为6mm～12mm不等。
　　
　　2．芯盒顶芯杆和复位杆工艺参数的选定
　　
　　为保证顶芯杆和复位杆有足够的强度和刚度，应选定d顶≥10mm，d复≥18mm，材料为T10（50-55HRC）。
　　
　　3．芯盒材质的选定和热处理要求
　　
　　HT250，消除应力处理，加热到500～550℃，保温4～8小时随炉冷却到室温。
　　
　　4．芯盒射砂孔起模斜度
　　
　　选d≥3°时，砂芯能顺利顶出。
　　
　　5．电加热管功率参数的确定
　　
　　根据每个芯盒成型砂芯的质量和生产率选择电加热管功率，所用经验公式为：
　　
　　N=G·Q/C
　　
　　式中：N为热芯盒加热管功率KW；G为每小时生产型芯总质量Kg/h；Q为每公斤型芯加热硬化所需热量经验数据，可取251040J/Kg；C为热功当量常数（每千瓦小时换成焦耳热量为3598240J/KW·h）。
　　
　　以传动箱芯为例，运用Pro/ENGINEER中的分析测量模块可以方便地知道，砂芯的总质量为25.65Kg，（体积为13.5dm3，砂芯的密度取1.9Kg/dm3）。根据生产安排，如果每小时需要生产15个砂芯，那么G=15×25.65=384.75（Kg/h），N=G·Q/C=26.843(KW)。以此为依据选定功率为1.5KW、双头接线电加热管18根。
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　　五、结论
　　
　　(1)运用CAD技术进行模具开发，提高了铸件精度，缩短了研发周期；
　　
　　(2)模具CAD开发过程中所产生的数据模型（铸件模型）既是模具所采用的参数实体，又是进行数控加工所采用的参数实体。这就从根本上保证了型、芯对应的一致性和设计与制造的一致性，使CAD/CAM一体化；
　　
　　(3)Pro/ENGINEER三维软件的应用极大地促进了模具CAD技术的发展。