CAD/CAM軟件在橡膠模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

呂瑛波 等

摘要： 應(yīng)用AutoCAD二維軟件，在對(duì)狗蹄印門墊的結(jié)構(gòu)、精度和加工工藝性分析的基礎(chǔ)上，測(cè)繪客戶提供的產(chǎn)品圖片并設(shè)計(jì)出工程圖樣，再應(yīng)用Pro/e4.0三維軟件，設(shè)計(jì)出客戶認(rèn)可的產(chǎn)品三維效果圖，然后，完成橡膠模具的設(shè)計(jì)和加工。該設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要明了，縮短了模具設(shè)計(jì)的周期，亦成為橡膠模具設(shè)計(jì)和加工的主要途徑之一。

Abstract： Using AutoCAD 2D software， based on the the analysis of the structure of dog hoofprint doormat， the accuracy and Processing technology， it mapps product pictures that customers provide and designs engineering drawings， it also designs product three-dimensional

effect diagram using Pro/e4.0 three-dimensional software， and then， completes the design and processing of rubber mold. The design method is clarity and conciseness， shortens mold design cycle， and also becomes one of the main routes of rubber mold design and processing.

關(guān)鍵詞： 產(chǎn)品圖片；測(cè)繪；橡膠模具；收縮率

Key words： product image；surveying and mapping；rubber mold；shrinkage

中圖分類號(hào)：TP317.4；TG76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）03-0021-02

0 引言

眾所周知，計(jì)算機(jī)軟件已被廣泛應(yīng)用于各類模具的設(shè)計(jì)中，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工的需要，盡管所用的軟件種類有所不同，但一般情況下，計(jì)算機(jī)二維軟件用于工程圖樣的設(shè)計(jì)中，三維軟件用于模具零件的三維實(shí)體造型和NC代碼的編制。雖然隨著三維軟件技術(shù)的不斷完善，三維圖亦可正確地轉(zhuǎn)換為工程圖樣，用于生產(chǎn)。但是，三維軟件草圖繪制功能與AutoCAD二維軟件比較則稍遜一籌，后者具有易用、簡(jiǎn)單的繪圖命令和修改編輯功能。因此，為了提高模具設(shè)計(jì)效率，設(shè)計(jì)者經(jīng)常將二維軟件和三維軟件混合使用。

在眾多的三維軟件中，Pro/E軟件為設(shè)計(jì)者提供了最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，被認(rèn)為是模具設(shè)計(jì)最好的軟件，廣泛用于中、小企業(yè)的模具設(shè)計(jì)和加工中。

在使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)依據(jù)通常分為以下三種情況：

①根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模具。②根據(jù)客戶提供的實(shí)物樣品設(shè)計(jì)模具。③根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品圖片設(shè)計(jì)模具。

第一種情況不需要對(duì)產(chǎn)品圖樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，但需要校核產(chǎn)品圖樣中的每一個(gè)尺寸，分析結(jié)

構(gòu)的加工工藝性能，再進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。后兩種情則需要測(cè)繪實(shí)物或產(chǎn)品圖片，并設(shè)計(jì)出客戶認(rèn)可的產(chǎn)品圖樣，然后，再設(shè)計(jì)模具。根據(jù)測(cè)繪對(duì)象的結(jié)構(gòu)、精度、材料等不同，測(cè)繪方法又可分為以下幾種：

①使用量具對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪。②使用測(cè)量?jī)x對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪。③利用AutoCAD二維軟件對(duì)產(chǎn)品圖片進(jìn)行測(cè)繪。

前兩種是我們常用到的測(cè)繪方法，而后者隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)客戶從網(wǎng)上提供的產(chǎn)品圖片，設(shè)計(jì)出客戶滿意、結(jié)構(gòu)合理、使用方便的橡膠模具。因此，該測(cè)繪方法亦廣泛用于橡膠模具的設(shè)計(jì)之中。本文通過對(duì)狗蹄印門墊橡膠模具的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)要介紹應(yīng)用CAD/CAM軟件，對(duì)產(chǎn)品圖片進(jìn)行測(cè)繪及橡膠模具的設(shè)計(jì)過程。模具設(shè)計(jì)的基本步驟為：設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖、確認(rèn)產(chǎn)品圖、設(shè)計(jì)模具。

1 設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖

根據(jù)客戶提供的產(chǎn)品圖片設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖樣時(shí)，一是要滿足客戶的要求，二是在保證使用要求的前提下，滿足加工工藝性的要求。其設(shè)計(jì)步驟如下：

1.1 設(shè)計(jì)產(chǎn)品二維圖 類似于狗蹄印橡膠門墊、地毯等日用產(chǎn)品，其精度要求不高，材料是纖維或膠料制成的，

由于材料的剛性較差，使用量具不能準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪，這時(shí)，就可以利用AutoCAD二維軟件對(duì)產(chǎn)品圖片進(jìn)行測(cè)繪與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程如下：

測(cè)繪產(chǎn)品圖片：

①導(dǎo)入產(chǎn)品圖片。在AutoCAD二維軟件中，點(diǎn)擊【插入】中的【光柵圖像】，進(jìn)入【選擇圖像文件】對(duì)話框，選中產(chǎn)品圖片文件后，點(diǎn)擊【打開】，進(jìn)入【圖像】對(duì)話框，輸入比例因子762（762是狗蹄印橡膠門墊的長(zhǎng)度尺寸），點(diǎn)擊【確定】，完成圖片在CAD軟件中的導(dǎo)入。

②測(cè)繪圖片。使用AutoCAD二維軟件中的繪圖功能：直線、圓弧、倒圓角等命令描繪圖形，其中【三點(diǎn)圓弧】命令常用于曲線的描繪，線與線之間的交接處要圓滑過渡。

描圖過程中，要仔細(xì)觀察客戶提供的產(chǎn)品圖片，分析圖中不同顏色的區(qū)域所顯示的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征，建立凸模與凹模型腔空間立體感。另外，描圖時(shí)還需要考慮到模具NC加工的工藝性能，所設(shè)計(jì)的內(nèi)角尺寸不得小于設(shè)備可加工的最小尺寸，如：用數(shù)控銑加工時(shí)，所使用的刀具直徑一般應(yīng)大于或等于？準(zhǔn)2.0mm，控制在R1以上，對(duì)于內(nèi)角過尖的結(jié)構(gòu)，需要修改至可加工的圓角尺寸。最后，標(biāo)注產(chǎn)品二維圖的外形尺寸，完成產(chǎn)品二維圖的設(shè)計(jì)。

③設(shè)置產(chǎn)品二維圖形中心坐標(biāo)為原點(diǎn)并保存。

1）關(guān)閉原始產(chǎn)品圖片所在的層，得到設(shè)計(jì)好的二維產(chǎn)品圖，如圖1所示。然后，另存為GTY.dwg文件。

2）用AutoCAD二維軟件打開保存的GTY.dwg文件，

設(shè)置圖形中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，然后保存。

1.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維圖

①導(dǎo)入產(chǎn)品二維圖。若使用的是Pro/e4.0，執(zhí)行【文件】中的【打開】菜單命令，進(jìn)入【文件打開】對(duì)話框，在【類型】中選擇【DWG】格式，選中所繪制的GTY.dwg文件后點(diǎn)擊【打開】，將該圖形就導(dǎo)入進(jìn)三維軟件的設(shè)計(jì)工作區(qū)，如圖2所示。

②創(chuàng)建基準(zhǔn)平面。導(dǎo)入后的圖形，通過基本功能創(chuàng)建三個(gè)相互垂直的基準(zhǔn)平面，并設(shè)置毫米為單位。

③三維實(shí)體造型：利用拉伸、剪切等命令完成三維造型，如圖3所示。

2 確認(rèn)產(chǎn)品圖

產(chǎn)品三維效果圖需讓客戶確認(rèn)，客戶認(rèn)可后即可進(jìn)行橡膠模具設(shè)計(jì)。

3 設(shè)計(jì)模具

模具分型：

①插入客戶最終確認(rèn)的三維圖形。執(zhí)行【文件】中的【新建】菜單命令，在【新建】對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)入客戶認(rèn)可的三維產(chǎn)品圖，其步驟如圖4所示。

②輸入膠料收縮率。膠料在壓制、加熱硫化過程中，膠料內(nèi)部發(fā)生變形和交聯(lián)，由此產(chǎn)生熱膨脹力，硫化膠料在冷卻過程中，應(yīng)力趨于消除，膠料的線型尺寸成比例縮小?？梢?，若模具型腔按照產(chǎn)品圖樣尺寸設(shè)計(jì)的話，橡膠制品的尺寸就不符合要求。因此，在模具設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)橡膠膠料的收縮率來設(shè)計(jì)模具型腔尺寸，即：模具型腔的尺寸取決于橡膠收縮率的大小。而不同類型橡膠，膠料收縮率不同，因此，必須正確地選擇收縮率。

如圖5所示，點(diǎn)擊【按比例收縮】圖標(biāo)，在【按比例收縮】對(duì)話框中，可以看到有兩種【公式】。默認(rèn)的方式是【1+S】，選用該方式輸入的收縮率為0.035（本產(chǎn)品膠料收縮率）。而另一種方式則輸入的收縮率為1.035。收縮率的輸入步驟如圖5所示。

③工件的創(chuàng)建。有自動(dòng)工件的創(chuàng)建，也可以手動(dòng)繪制?！咀詣?dòng)工件】選擇后，只有模具原點(diǎn)顯示待選擇狀態(tài)，工件的尺寸欄都是灰色，是不可編輯。這個(gè)時(shí)候選擇產(chǎn)品的坐標(biāo)原點(diǎn)后，【整體尺寸】欄處于編輯狀態(tài)，其中，所顯示的數(shù)據(jù)是產(chǎn)品縮放后最大的外形尺寸。根據(jù)產(chǎn)品的大小和形狀，來設(shè)計(jì)工件的大小和結(jié)構(gòu)，輸入工件外形的長(zhǎng)寬高數(shù)據(jù)。

④創(chuàng)建分型面。點(diǎn)開任務(wù)欄中的分型曲面圖標(biāo)■，使用軟件的基本功能，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)繪制出分型面，如圖6所示。

⑤創(chuàng)建凸模與凹模。使用分型面可以通過體積塊分割功能■，把工件分割成兩個(gè)體積塊，使用插入型腔功能■，創(chuàng)建出凸、凹模型腔。把凸模上加導(dǎo)柱、凹模上加導(dǎo)套，以及撬模槽，這樣，模具的凸、凹模型腔就創(chuàng)建完成了，如圖7所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用CAD/CAM軟件技術(shù)，不僅能準(zhǔn)確、高效地設(shè)計(jì)和加工出滿足客戶需求的模具，還可以借助于數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖片，研發(fā)出各類栩栩如生的產(chǎn)品圖。尤其是對(duì)一些纖維材料制成的柔軟產(chǎn)品和膠料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，凸顯CAD/CAM軟件測(cè)繪和設(shè)計(jì)功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度文庫(kù)-wenku.baidu.com/...1c758f5788f.html-2011-11-11.

[2]蔣金云.國(guó)產(chǎn)CAD/CAM軟件的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技資訊，2006（03）.

[3]楊書江，高建罡.45°分型面橡膠模具的數(shù)控車削加工工藝分析[J].模具技術(shù)，2008（02）.