基于DELCAM软件的斜齿轮注射模具设计

1 引言

随着新型塑料材料、工艺的发展，塑料产品以其重量轻、强度好、成本低廉的特点得到了越来越广泛的应用。而作为传动工具中的佼佼者——斜齿轮以其传动具有逐渐啮合、重合度大、承载能力高、传动平稳等特点，在传动中得到很广泛的应用。因此在现代的传动中，如打印器材、照相器材、玩具车等方面越来越多的采用塑料斜齿轮作为传动部件。而这一切都离不开模具的设计与制造，本文将重点介绍有关Dlecam软件中的Moldmaker模具设计模块，该模块是专门用来做模具设计的，通用性强，使用方便，功能强大。

2 DELCAM软件Moldmaker功能简介

2.1 Moldmaker功能简介

Moldmaker模块是Delcam专门为注射模设计师开发的，基于实体的，以注射模设计过程为向导的应用工具。设计师通过其提供的一系列工具，可以快速的设计一套模具。Moldmaker可以让设计师集中精力在模具的结构设计上，而不是将时间花费在软件的操作上，同时由于Moldmaker是一种模具设计的过程应用，不同的设计师采用同样的设计过程设计模具，这样就可以保证不同的模具其装配结构和层的设定是统一的。便于设计人员之间的交流与合作。

Moldmaker模块模具设计操作过程如下：

2.2 建立塑件模型及其流程

塑料产品的三维建模可以通过以下两种方式：

（1）利用PowerSHAPE直接进行实体建模：PowerSHAPE提供的强大的实体曲面混合造型功能，通过由曲线网络产生曲面、由分离曲线产生曲面、通过线框产生填充曲面、由线框产生驱动曲线曲面、挤出面、旋转曲面、圆倒角曲面、调配曲面、实体的交、并、减、分、增厚、抽壳、隆起、模仿变形等和曲面与实体的相互转换操作来完成塑件的规则曲面、自由曲面以及实体的设计。

（2）利用PS-Exchange进行数据转换，PSExchange具有强大的数据转换功能，可以将其他软件所产生的CAD模型直接读进来。PS-Exchange现在能转换UG、Pro/E、Catia、Solidedge、Solidworks、Cimatron等所有的CAD专用数据及IGES、STL、DXF、DWG等通用数据，能做到数据的无缝传输。

3 创建三维模型

三维模型的创建一般经过Delcam软件的Moldmaker模块可以实现，在创建过程中使用PowerSHAPE模式或者通过EXCHANGE转换其他的文件格式进入Moldmaker模块，或者利用表达式进行尺寸驱动，对于将引入Moldmaker模块进行模具设计的零件，最好是参数化零件，这样在设计人员进行后期的产品改进后，其模具的三维图形自动进行相关修改，提高了设计效率。斜齿轮三维模型如图1所示。

4 注塑模具的设计思路与方法

4.1 分型面确定

模具的设计过程中，关键是选择模具的分模面，只有保证有很好的分模面。

根据图1斜齿轮零件的特点，将分模面确定在直齿轮部分和斜齿轮部分相交的表面，如图一所示。这样就可以产生定模型腔和动模型腔如图2所示

图2 斜齿轮三位模型

图3 动定模型腔

4.2 顶出方式的确定

对于斜齿轮的顶出方式，一般有两种观点，其一是直接顶出，不采用任何特殊的顶出设计，这种设计方式只适合于斜齿轮β角不大，齿轮厚度不大的情况下，但从理论角度讲，这种顶出设计在顶出过程中难免会损伤塑料制品，特别是斜齿部分，所以在实际设计当中设计者应该充分考虑制品的损伤程度是否会影响制品在后期使用。另外一种顶出方式就是设计专门的螺旋顶出，即在顶出过程中制品沿着斜齿轮螺旋方向顶出。具体设计思路如下：

采用双向推力球轴承将模具型腔如图5所示的24（动模型腔）固定于25（双向推力球轴承）上，在动模型腔的下端设计一螺旋槽，在推套的外部设计两个圆柱销，如图三所示。这样在顶出过程中，推套向前运动在销子的作用下动模型腔通过螺旋槽做旋转运动，而制品由于推杆上键的作用保持直线运动，从而制品顺利的脱出动模型腔。

在此设计中要注意的几个问题：

1)推套的选用过程中，应该尽可能的将推套的尺寸放大，这样才能保证推套有足够的壁厚安装销子。推杆直径的选择应该符合制品内孔的尺寸。

2)在设计螺旋槽时，其螺旋方向一定要符合斜齿轮的斜角方向，并且其行程应该保证大于制品的壁厚。

图4 顶出机构示意图

4.3 浇口和流道的设计

在设计浇口形式时采用点浇口方式，在定模板背面制作流道[2]，如图5所示21为浇口，在浇口的后方设计拉料杆。这样在开模过程中就可以使废料从锥形浇口脱出，同制品分离。

4.4 模具结构及工作过程

模具结构如图5所示。

图5 模具结构图

1、浇口套 2、定位圈 3、长导柱 4、定模底板 5、定模游动板 6、定模板 7、动模板 8、动模托板 9、螺栓 10、限位挡环 11、垫脚 12、动模底板13、推杆 14、推套 15、 顶针板 16、顶针板底板17、复位弹簧 18、回针 19、动模镶块 20、拉料杆21锥形浇口 22、定模镶块 23、制品 24、双向推力球轴承 25、轴套

模具工作过程：注塑完毕保压冷却后，在注塑机的带动下。顶模板6和定模游动板5分开，浇口和流道中的废料在拉料杆20的作用下脱离浇口和流道，继续开模，当限位器达到工作位置时，定模游动板5和定模底板4分开，从而废料从拉料上脱离，继续开模，当限位挡环10碰到定模板6时，定模板6停止运动，锁扣在注塑机的带动下分开，动模板7与定模板6分离，达到开模距离后，注塑机停止运动，注塑机顶出装置推动顶针板向前运动，这样在推套上销子的作用下，动模镶块做螺旋运动，制品脱出动模型腔。脱模工作完毕，在复位弹簧17作用下，顶针板复位，开始下一个注塑过程。

图6 模具结构图

5 结束语

通过对DELCAM软件在注塑模具中应用的分析，我们可以发现DELCAM软件在提高注塑模具的设计和加工方面具有很显著的作用，可以快速完成注塑模具的设计和加工过程，从而进一步缩短模具的生产周期，对塑料模具的设计加工水平有很大提高。提高注塑模具的CAD/CAM应用水平。