基于Pro/E的法兰零件熔模模具的CAD设计

朴成林,高秀艳

（辽宁工业大学,辽宁 锦州 121001）

法兰（Flange）又叫法兰盘或突缘，是用于管子与管子相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，用螺栓使两法兰紧连，法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰。本文介绍的法兰是航空部件，属于螺纹连接法兰如图1右侧所示，在精度上有较高的要求。由于其内、外部结构复杂，生产难度较高，故选择熔模铸造生产。本文依据法兰零件图纸的要求，对该零件的三维模型进行了分析设计。造型完成后，就模具的设计给出了详细的阐述。

1 法兰零件毛坯三维造型设计

法兰零件毛坯结构特征以矩形块、孔、螺纹孔和肋板为主，底部近似为长方体，顶部外形为不规整的长方体，内部为不规整的回转体空腔，靠近底部有两个方形凸台。根据零件图纸要求，采用Pro/E软件进行各部分的造型，主要使用拉伸、旋转、螺旋扫描、肋板和倒圆角为主。最后创建各处倒角特征，即可完成造型过程。法兰零件毛坯的三维造型如图1左侧所示。

图1 法兰毛坯与成品的三维造型

2 法兰零件毛坯模具设计

法兰零件毛坯的外形尺寸比较小，对蜡的强度要求比较高，又技术要求对零件的精度要求较高，因此选择中温蜡和小型注蜡机（侧面注蜡）。法兰的生产批量要求是每年2万件，蜡模批量不大，从模具的耐用度及模具成本考虑，选取模具的材料为铝合金——ZL301。

利用Pro/E软件中的模具设计模块，根据法兰零件毛坯的结构特点首先进行收缩率的设计，然后是分型面的设计。由于该法兰内部中心孔深径比较大为12，且型腔较为复杂，如果采用左右对称分型中间孔用抽芯的方法势必造成，中心孔型芯不便于加工，给模具制造增加成本，为了便于模具的加工和开模采用了多层分型的模具结构，选择中心阶梯孔为滑块并与上模组合在一起，简化加工。由于零件侧面有数字标识，又将此部分的模具块切开，并将其与右模固定，分模时与右模一起分开，并在两下模下部设计为一底板，对两下模左右方向予以锁紧。在流道设计时选取分型面处为蜡料入口处，这样便于取下蜡膜，完成的模具结构如图2左侧所示，模具开模效果图如图2右侧。

图2 模具结构与模具开模效果图

3 结论

本文完成了基于PRO/E的法兰零件毛坯的实体造型并在PRO/E的制造（Manufacturing）环境下完成该零件分型面选择、模具体积块的划分及模具的定位方法的确定，完成了成品模具的设计。通过模具开模仿真的检验，做到了无干涉开模。此方法对复杂法兰类零件的模具的设计具有一定的借鉴意义。

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