基于Creo的某轮式挖机轮胎橡胶圈橡胶模具设计

张金亚

（贵州詹阳动力重工有限公司，贵州 贵阳 550006）

基于Creo的某轮式挖机轮胎橡胶圈橡胶模具设计

Creo based wheeled excavator tire rubber ring mold design

张金亚

（贵州詹阳动力重工有限公司，贵州 贵阳 550006）

采用Creo软件建立轮式挖机轮胎橡胶圈实体模型，运用Creo制造模块创建模具体积块，对模具进行分模模拟，确保其运行可靠。运用三维CAD/CAE技术可进行产品到模具的设计，缩短开发周期，模具实体感强，降低了设计制造的成本和风险。

轮胎橡胶圈；Creo；橡胶模具；分型面

橡胶材料，具有高弹性、高耐磨性、极好的绝缘性，有其它材料无法比拟的优势。机械行业中，不论小型汽车还是重型工程机械，橡胶制品的应用都非常广泛。国外比较重视橡胶模的研究，早已使用大型复杂、自动化程度高的橡胶模，而国内却一直处于相对滞后的状态。要改变这种状态，缩短差距，必须提高对橡胶模的重视，研究、改进、发展橡胶模技术，首当其冲的就是橡胶模具的设计问题。随着科技的高速发展及人们对软件的深入学习，三维设计软件已经成为橡胶模具设计必不可少的手段。对于大型复杂的橡胶制品，其优势更加显而易见。

1 产品结构分析

图1为某轮式挖机轮胎橡胶圈，总体外形较大、单面对称的橡胶圈形。

径向最大尺寸为Φ800 mm，厚度为116 mm；径向为约1 °的斜面，其上均匀分布12个Φ45 mm的沉孔，沿斜面有2圈及12条呈辐射状R2.5 mm的半圆凸起，上下两面的孔及半圆凸起分别错开15 °；内圈的两个13 °及35 °斜面，便于安装且有助于橡胶件的脱模取件；台阶过渡处的圆角，增强橡胶件美观性，更改善橡胶成形的流动性，且利于橡胶件脱模。零件单面结构对称，利于热均衡，不易产生热变形；但厚度比较大，易产生气泡，不易于取件。

图1 某轮式挖机轮胎橡胶圈

零件材料为三元乙丙橡胶，具有比重小、耐热性好、绝缘性佳、耐氧化及抗臭氧极强的特点。三元乙丙属于聚烯烃家族，具有极好的硫化特性，硫化收缩率约为1.5%。

2 橡胶件Creo造型

设定好工作目录，按橡胶件零件设置材料、精度、单位、公差，运用Creo旋转、拉伸、扫描、阵列、倒角等基本特征完成零件造型。首先由草绘截面绕草绘轴旋转360 °得到零件基本外形；由直径及角度方式拉伸单个直孔，通过角度值尺寸阵列孔一周；由封闭截面/开放轨迹扫描出辐射状半圆凸筋中的一条，通过旋转阵列得到12根辐射筋；由封闭截面/封闭轨迹扫描出两圈环形筋；倒光滑圆角。

3 橡胶模具设计

3.1 导入参照模型

新建一个制造模式下模具型腔文件，将制件以“装配”方式放置于默认模具原点位置，以“按比例收缩”方式设置橡胶圈零件的收缩率为0.015。零件厚度尺寸较大，拔模取件较困难，厚度方向设置1～3°拔模斜度。

设计模具工件外形尺寸：模具尺寸大，采用定位销定位，采用方形外形便于制造及模具在设备上的装夹。取长宽高各为：1 100 mm、980 mm、150 mm。

3.2 创建分型面

分型面是假想模具闭合时凸凹模的分割面，选择分型面是模具设计至关重要的一步，对橡胶件质量和模具的制造、使用都有很大影响。分析该零件圈形且外形对称，根据模具结构简单，便于加工、启模、拔模取件、利于排气的分型原则，将分型面定于零件径向方向，置于厚度方向的中间位置。

利用草绘填充方式，将主分型面构建出来；复制零件曲面或草绘拉伸曲面分别创建零件双面两组12—Φ45孔的次分型面组；运用曲面合并，将主次分型面合并成一张完整的分型面，如图2所示。

3.3 模具体积块创建、模具要素设计

图2 分型面

利用已创建分型面分割橡胶件及模具毛坯工件，得到凸、凹模及24颗型芯的体积块，抽取出来成为模具的各个独立部分，利用装配工具将抽取出的凸、凹模和型芯进行优化，对模具的溢胶槽、跑胶槽、启模槽、减轻孔及起吊等进行设计。（见图3）对于下模，除与上模相应的减轻孔减轻缺口外，还应开设溢胶槽、跑胶槽及启模槽。该橡胶件为厚度较大的圈形，在下模型腔的内外侧都开设一圈溢胶槽；由于尺寸大，在压制过程中产生气体较多，而厚度大，模具较深，气体不易排出，相应在型腔内外两侧四个方向开设跑胶槽，防止溢胶槽也无法容纳的橡胶无处可流，也可以使型腔与外界拉通，利于排气。该模具较大，为便于启模，启模槽沿模板四周开设宽16 mm，深12 mm。

图3 模具要素设计

3.4 模具检测

模具设计完成后进行模具分析，包括分型面、拔模、干涉等。装配各元件，可检查模具各零件尺寸与相对位置，确认是否有壁厚过薄或元件干涉的情况。定义模具开模距离等相关参数，执行干涉检查，完成开模模拟，并可完成分型面、拔模的检查。

4 模具设计后期

设计完成后，根据由3D模型可获得2D工程图，也可利用Creo的NC加工模板，对模具各元件进行数控加工的编程和设置，为后续的数控加工做好准备。

模具加工完成后投入了生产，制出的产品（见图4）外形美观，质量良好，完全达到了使用要求，在轮式挖掘机上已经有了很好地应用。

TQ336

1009-797X （2015） 16-0147-03

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.051

张金亚（1986-）,女，工程硕士在读，贵州詹阳动力重工有限公司技术部工艺员，主要从事夹具模具设计及机械加工工艺工作。

2015-07-03