基于DELCAM軟件的斜齒輪注射模具設計

1 引言

隨著新型塑料材料、工藝的發(fā)展，塑料產品以其重量輕、強度好、成本低廉的特點得到了越來越廣泛的應用。而作為傳動工具中的佼佼者——斜齒輪以其傳動具有逐漸嚙合、重合度大、承載能力高、傳動平穩(wěn)等特點，在傳動中得到很廣泛的應用。因此在現代的傳動中，如打印器材、照相器材、玩具車等方面越來越多的采用塑料斜齒輪作為傳動部件。而這一切都離不開模具的設計與制造，本文將重點介紹有關Dlecam軟件中的Moldmaker模具設計模塊，該模塊是專門用來做模具設計的，通用性強，使用方便，功能強大。

2 DELCAM軟件Moldmaker功能簡介

2.1 Moldmaker功能簡介

Moldmaker模塊是Delcam專門為注射模設計師開發(fā)的，基于實體的，以注射模設計過程為向導的應用工具。設計師通過其提供的一系列工具，可以快速的設計一套模具。Moldmaker可以讓設計師集中精力在模具的結構設計上，而不是將時間花費在軟件的操作上，同時由于Moldmaker是一種模具設計的過程應用，不同的設計師采用同樣的設計過程設計模具，這樣就可以保證不同的模具其裝配結構和層的設定是統一的。便于設計人員之間的交流與合作。

Moldmaker模塊模具設計操作過程如下：

2.2 建立塑件模型及其流程

塑料產品的三維建?？梢酝ㄟ^以下兩種方式：

（1）利用PowerSHAPE直接進行實體建模：PowerSHAPE提供的強大的實體曲面混合造型功能，通過由曲線網絡產生曲面、由分離曲線產生曲面、通過線框產生填充曲面、由線框產生驅動曲線曲面、擠出面、旋轉曲面、圓倒角曲面、調配曲面、實體的交、并、減、分、增厚、抽殼、隆起、模仿變形等和曲面與實體的相互轉換操作來完成塑件的規(guī)則曲面、自由曲面以及實體的設計。

（2）利用PS-Exchange進行數據轉換，PSExchange具有強大的數據轉換功能，可以將其他軟件所產生的CAD模型直接讀進來。PS-Exchange現在能轉換UG、Pro/E、Catia、Solidedge、Solidworks、Cimatron等所有的CAD專用數據及IGES、STL、DXF、DWG等通用數據，能做到數據的無縫傳輸。

3 創(chuàng)建三維模型

三維模型的創(chuàng)建一般經過Delcam軟件的Moldmaker模塊可以實現，在創(chuàng)建過程中使用PowerSHAPE模式或者通過EXCHANGE轉換其他的文件格式進入Moldmaker模塊，或者利用表達式進行尺寸驅動，對于將引入Moldmaker模塊進行模具設計的零件，最好是參數化零件，這樣在設計人員進行后期的產品改進后，其模具的三維圖形自動進行相關修改，提高了設計效率。斜齒輪三維模型如圖1所示。

4 注塑模具的設計思路與方法

4.1 分型面確定

模具的設計過程中，關鍵是選擇模具的分模面，只有保證有很好的分模面。

根據圖1斜齒輪零件的特點，將分模面確定在直齒輪部分和斜齒輪部分相交的表面，如圖一所示。這樣就可以產生定模型腔和動模型腔如圖2所示

圖2 斜齒輪三位模型

圖3 動定模型腔

4.2 頂出方式的確定

對于斜齒輪的頂出方式，一般有兩種觀點，其一是直接頂出，不采用任何特殊的頂出設計，這種設計方式只適合于斜齒輪β角不大，齒輪厚度不大的情況下，但從理論角度講，這種頂出設計在頂出過程中難免會損傷塑料制品，特別是斜齒部分，所以在實際設計當中設計者應該充分考慮制品的損傷程度是否會影響制品在后期使用。另外一種頂出方式就是設計專門的螺旋頂出，即在頂出過程中制品沿著斜齒輪螺旋方向頂出。具體設計思路如下：

采用雙向推力球軸承將模具型腔如圖5所示的24（動模型腔）固定于25（雙向推力球軸承）上，在動模型腔的下端設計一螺旋槽，在推套的外部設計兩個圓柱銷，如圖三所示。這樣在頂出過程中，推套向前運動在銷子的作用下動模型腔通過螺旋槽做旋轉運動，而制品由于推桿上鍵的作用保持直線運動，從而制品順利的脫出動模型腔。

在此設計中要注意的幾個問題：

1)推套的選用過程中，應該盡可能的將推套的尺寸放大，這樣才能保證推套有足夠的壁厚安裝銷子。推桿直徑的選擇應該符合制品內孔的尺寸。

2)在設計螺旋槽時，其螺旋方向一定要符合斜齒輪的斜角方向，并且其行程應該保證大于制品的壁厚。

圖4 頂出機構示意圖

4.3 澆口和流道的設計

在設計澆口形式時采用點澆口方式，在定模板背面制作流道[2]，如圖5所示21為澆口，在澆口的后方設計拉料桿。這樣在開模過程中就可以使廢料從錐形澆口脫出，同制品分離。

4.4 模具結構及工作過程

模具結構如圖5所示。

圖5 模具結構圖

1、澆口套 2、定位圈 3、長導柱 4、定模底板 5、定模游動板 6、定模板 7、動模板 8、動模托板 9、螺栓 10、限位擋環(huán) 11、墊腳 12、動模底板13、推桿 14、推套 15、 頂針板 16、頂針板底板17、復位彈簧 18、回針 19、動模鑲塊 20、拉料桿21錐形澆口 22、定模鑲塊 23、制品 24、雙向推力球軸承 25、軸套

模具工作過程：注塑完畢保壓冷卻后，在注塑機的帶動下。頂模板6和定模游動板5分開，澆口和流道中的廢料在拉料桿20的作用下脫離澆口和流道，繼續(xù)開模，當限位器達到工作位置時，定模游動板5和定模底板4分開，從而廢料從拉料上脫離，繼續(xù)開模，當限位擋環(huán)10碰到定模板6時，定模板6停止運動，鎖扣在注塑機的帶動下分開，動模板7與定模板6分離，達到開模距離后，注塑機停止運動，注塑機頂出裝置推動頂針板向前運動，這樣在推套上銷子的作用下，動模鑲塊做螺旋運動，制品脫出動模型腔。脫模工作完畢，在復位彈簧17作用下，頂針板復位，開始下一個注塑過程。

圖6 模具結構圖

5 結束語

通過對DELCAM軟件在注塑模具中應用的分析，我們可以發(fā)現DELCAM軟件在提高注塑模具的設計和加工方面具有很顯著的作用，可以快速完成注塑模具的設計和加工過程，從而進一步縮短模具的生產周期，對塑料模具的設計加工水平有很大提高。提高注塑模具的CAD/CAM應用水平。