材料成型及控制工程三维设计应用实践

摘要：结合洛阳理工学院材料成型及控制工程专业的毕业设计特点，介绍了三维设计在我校材料成型及控制工程专业毕业设计中的应用实践，阐述了三维设计提高我校材料成型及控制工程专业毕业设计质量的作用。

关键词：三维设计；材料成型及控制工程；毕业设计

三维设计技术促进了机械设计理念和方法的变革，机械设计从设计构思到形成二维图样，最后进行加工制造的传统二维机械设计方法已不能满足当今社会的需要，因此在发达国家以及我国上海、广东、浙江等经济发达地区，三维设计已经成为机械设计的主流。目前常用的三维实体造型软件例如：Pro/E、Solidworks、UG等，不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出的三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，并且与其他软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成，这些功能是二维CAD无法比拟的。洛阳理工学院材料成型及控制工程专业属于机械类专业，毕业设计内容主要是进行冲压、注塑、挤压类模具设计。因此为了提高本专业学生毕业设计的质量，在本专业的毕业设计过程中引入最新三维CAD设计技术，并结合冲压、注塑、挤压类模具设计的复杂性和高精度性，采用Pro/E和Solidworks三维CAD设计软件来完成本专业的毕业设计过程。本文以本专业比较有代表性的毕业设计课题：电机壳消失模模具设计为例，阐述三维设计在本专业过去3年毕业设计中的应用实践效果。

1.电机壳消失模白模

的三维设计根据电机壳的产品图纸进行工艺性分析，确定白模的收缩率、壁厚、拔模斜度、加工余量和圆角；根据图纸尺寸，使用Pro/E4.0三维造型软件绘制产品的基本特征；根据图纸要求和电机壳外形轮廓，在铭牌位置、接线盒轮廓位置、电机壳内腔加拔模斜度；在标注有粗糙度、形位公差等加工符号的地方添加加工余量；严格按照加工后的尺寸对毛坯进行模拟加工；产品三维尺寸检查。图1为YB3-100LBS型电机壳消失模白模的三维设计图。

2.模具设计方案

从图1可以看出，YB3-100LBS型电机壳消失模白模属于非常复杂的泡沫塑料模样。因此本次设计的电机壳消失模模具难点在于：为了保证电机壳泡沫模样的散热片成型饱满，无锯齿状、无皱皮现象，电机壳周围的散热片需要采用侧面抽芯，电机壳内腔中要安装上、下模芯，安装的上、下模芯要保证与侧面多个镶块的同轴度，以及对电机壳壁厚的均匀处理、模具结构中各个零部件材料的选择等。针对上述电机壳消失模模具设计难点确定模具设计方案。模具型腔是一模一腔。并且先将其分成上、下模具两部分，再确定上、下模具的分型面。考虑到电机壳中散热片位置和结构的特殊性，根据散热片的方向性，在电机壳散热片处设计4个镶块，并在起吊孔以及接线盒处设计3个活块来方便取模。侧抽芯机构使用前法兰固定的薄型气缸，将薄型气缸与镶块连接，实现镶块在开模、合模时的往复运动。进料口放置在电机壳的最大外圆轮廓尺寸上模凸台中心处。为了能够保证白模的完整性，3个进料口同时采用自动料枪进行充料。

3.电机壳消失模模具的三维设计

使用Pro/E4.0三维造型软件完成电机壳消失模模具的上、下模具的设计。本次毕业设计完成的电机壳消失模模具，采用自动1-上模芯；2-弹簧；3-螺钉；4-充料口凸台；5-定位台；6-定位凸台；7-预留孔；8-上模气室；9-上模封板；10-预留搭子；11-自动料枪1-定位槽；2-下模气室；3-镶块；4-导套；5-导柱；6-侧抽芯气缸；7-连接架；8-法兰；9-下模板；10-定位板；11-预留孔；12-下模芯；13-定位气缸料枪实现自动加料，采用侧抽芯气缸实现自动化抽芯，在上下模具上设计的方便热蒸汽和冷却水通过的预留孔实现了模具的自动加热和冷却，因此能够实现电机壳模样的自动化成型，所生产的电机壳模样成型效果好、泡沫珠粒饱满、产品尺寸精度高。电机壳消失模模具的上模结构如图2所示，电机壳消失模模具的下模结构如图3所示，电机壳消失模模具合模状态如图4所示。

4.结语

经过3年的应用实践证明，将三维设计引入到洛阳理工学院材料成型及控制工程专业的毕业设计过程中，确实可以激发学生毕业设计的积极性和创造力，大幅提高本专业毕业设计的质量和学生的创新设计思维和实践动手能力，本专业毕业生的模具三维设计水平也得到用人单位的一致好评。

作者：金文中 鲁甜甜 单位：洛阳理工学院材料科学与工程学院