材料成型及控制工程三維設計應用實踐
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摘要：結合洛陽理工學院材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設計特點，介紹了三維設計在我校材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用實踐，闡述了三維設計提高我校材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設計質量的作用。
關鍵詞：三維設計；材料成型及控制工程；畢業(yè)設計
三維設計技術促進了機械設計理念和方法的變革，機械設計從設計構思到形成二維圖樣，最后進行加工制造的傳統(tǒng)二維機械設計方法已不能滿足當今社會的需要，因此在發(fā)達國家以及我國上海、廣東、浙江等經濟發(fā)達地區(qū)，三維設計已經成為機械設計的主流。目前常用的三維實體造型軟件例如：Pro/E、Solidworks、UG等，不僅僅可創(chuàng)建三維實體模型，還可利用設計出的三維模型進行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機構分析、動態(tài)干涉檢查、動力學分析、強度分析等，并且與其他軟件配合可進行零件的數控加工演示和數控代碼的生成，這些功能是二維CAD無法比擬的。洛陽理工學院材料成型及控制工程專業(yè)屬于機械類專業(yè)，畢業(yè)設計內容主要是進行沖壓、注塑、擠壓類模具設計。因此為了提高本專業(yè)學生畢業(yè)設計的質量，在本專業(yè)的畢業(yè)設計過程中引入最新三維CAD設計技術，并結合沖壓、注塑、擠壓類模具設計的復雜性和高精度性，采用Pro/E和Solidworks三維CAD設計軟件來完成本專業(yè)的畢業(yè)設計過程。本文以本專業(yè)比較有代表性的畢業(yè)設計課題：電機殼消失模模具設計為例，闡述三維設計在本專業(yè)過去3年畢業(yè)設計中的應用實踐效果。
1.電機殼消失模白模
的三維設計根據電機殼的產品圖紙進行工藝性分析，確定白模的收縮率、壁厚、拔模斜度、加工余量和圓角；根據圖紙尺寸，使用Pro/E4.0三維造型軟件繪制產品的基本特征；根據圖紙要求和電機殼外形輪廓，在銘牌位置、接線盒輪廓位置、電機殼內腔加拔模斜度；在標注有粗糙度、形位公差等加工符號的地方添加加工余量；嚴格按照加工后的尺寸對毛坯進行模擬加工；產品三維尺寸檢查。圖1為YB3-100LBS型電機殼消失模白模的三維設計圖。
2.模具設計方案
從圖1可以看出，YB3-100LBS型電機殼消失模白模屬于非常復雜的泡沫塑料模樣。因此本次設計的電機殼消失模模具難點在于：為了保證電機殼泡沫模樣的散熱片成型飽滿，無鋸齒狀、無皺皮現象，電機殼周圍的散熱片需要采用側面抽芯，電機殼內腔中要安裝上、下模芯，安裝的上、下模芯要保證與側面多個鑲塊的同軸度，以及對電機殼壁厚的均勻處理、模具結構中各個零部件材料的選擇等。針對上述電機殼消失模模具設計難點確定模具設計方案。模具型腔是一模一腔。并且先將其分成上、下模具兩部分，再確定上、下模具的分型面?？紤]到電機殼中散熱片位置和結構的特殊性，根據散熱片的方向性，在電機殼散熱片處設計4個鑲塊，并在起吊孔以及接線盒處設計3個活塊來方便取模。側抽芯機構使用前法蘭固定的薄型氣缸，將薄型氣缸與鑲塊連接，實現鑲塊在開模、合模時的往復運動。進料口放置在電機殼的最大外圓輪廓尺寸上模凸臺中心處。為了能夠保證白模的完整性，3個進料口同時采用自動料槍進行充料。
3.電機殼消失模模具的三維設計
使用Pro/E4.0三維造型軟件完成電機殼消失模模具的上、下模具的設計。本次畢業(yè)設計完成的電機殼消失模模具，采用自動1-上模芯；2-彈簧；3-螺釘；4-充料口凸臺；5-定位臺；6-定位凸臺；7-預留孔；8-上模氣室；9-上模封板；10-預留搭子；11-自動料槍1-定位槽；2-下模氣室；3-鑲塊；4-導套；5-導柱；6-側抽芯氣缸；7-連接架；8-法蘭；9-下模板；10-定位板；11-預留孔；12-下模芯；13-定位氣缸料槍實現自動加料，采用側抽芯氣缸實現自動化抽芯，在上下模具上設計的方便熱蒸汽和冷卻水通過的預留孔實現了模具的自動加熱和冷卻，因此能夠實現電機殼模樣的自動化成型，所生產的電機殼模樣成型效果好、泡沫珠粒飽滿、產品尺寸精度高。電機殼消失模模具的上模結構如圖2所示，電機殼消失模模具的下模結構如圖3所示，電機殼消失模模具合模狀態(tài)如圖4所示。
4.結語
經過3年的應用實踐證明，將三維設計引入到洛陽理工學院材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設計過程中，確實可以激發(fā)學生畢業(yè)設計的積極性和創(chuàng)造力，大幅提高本專業(yè)畢業(yè)設計的質量和學生的創(chuàng)新設計思維和實踐動手能力，本專業(yè)畢業(yè)生的模具三維設計水平也得到用人單位的一致好評。
作者：金文中 魯甜甜 單位：洛陽理工學院材料科學與工程學院
