基于UG的汽车发电机外壳的压铸模设计

吴坤生

[摘           要]  利用UG软件模块进行汽车发电机外壳的压铸模设计，建立参数化驱动的三维数字化模型，运用UG分型管理器的设计区域和抽取区域可快速解决外壳面的抽取，建立分型面分割出模仁和模腔，减少整套模具的开发时间，对模具制造具有参考意义。

[关    键   词]  UG软件;压铸模设计;参数化;分型管理器;分型面

[中图分类号]  U472                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）48-0136-02

一、引言

随着铝合金产品在汽车、摩托车等各行业的广泛应用，汽车、摩托车等各行业的压铸模具也急剧增长，压铸模在国民经济中越来越重要。因为模具是一种高附加值和技术密集型产品，所以模具设计就尤为重要，做模具设计就必须要CAD/CAM软件技术做支撑，运用软件做模具设计，不仅使设计的时间减少了，而且模具精度得到了比较大的提高，也可以检查出模具干涉的地方，试模修改的次数得到减少，模具成本也得到降低。

UG软件在各个方面都有不错的表现，它也是模块比较全的软件，可以实现CAD/CAE/CAM等功能，涉及机械各方面，参数化是UG软件比较突出的优点;可以实现产品的快速改进和变形设计;可以利用它进行零件造型、模具设计以及CAM。从设计到产品压铸成型整个周期缩短，经济效益得到提高。汽车发电机外壳压铸模具设计综合利用零件造型以及注塑模向导两个模块，阐述了设计过程及其设计要点。

二、产品的结构工艺分析

汽车发电机外壳要求表面不能有裂纹、飞边、欠铸等，另外尺寸也要符合图纸要求。在尺寸方面：最大直径φ143.9mm，高度为46.25mm。材料为铝合金，发电机外壳形状比较复杂，呈不规则形状，孔状比较多。

这套模具设计采用一模一腔，参数设置为：缩水率为0.5%，合金温度在670℃～710℃浇入铸型。压铸模最优温度应控制在浇铸型温度的40%，另外，模温度为230℃～280℃。控制这两项数据可以得到品质很好的铸件。

三、模具结构设计

汽车发电机外壳压铸模是利用UG软件所对应的模块进行设计，方法如下：

（一）三维模型的建立

根据产品图纸或样品，确定尺寸，用UG软件建立三维模型。在建模过程中，每个面都要有脱模斜度，脱模斜度控制在1度左右，以便产品在开模中顺利脱模，UG有着丰富的模块，融合了实体特征、曲面特征、同步建模以及参数化等功能，利用上述UG功能特征能比较快地完成零件造型。零件三维模型如图1所示。

（二）发电机外壳毛坯件和缩水率的设置

压铸件和塑料制品最大的区别在于，压铸件需要二次加工，如轴承部位、螺纹锁定孔位置等都需要二次加工，达到合理尺寸要求，所以必须在样品的基础上多加个0.5mm以上，以达到最终机加工所要求的尺寸精度。缩水率是由于产品是压铸件的原因，在压铸成型过程中处于熔融状态，在填充入模具前与冷却后会发生收缩，在设计模具时必须要设置缩水率，不然会影响制件的精度，所以缩水率是个重要的参数。利用UG比例体进行缩水率设置。

（三）压铸模具分型设计

分型前，确定了模型的拔模斜度，再分配上不同的颜色，就可以清楚地区分模仁和模腔。在抽取区域里，抽取模仁和模腔的壳体，再对模仁和模腔壳体进行补面，封闭所有模型内部开口，以确保顺利分型。另外，在模具工具的Edge Patch功能里，可以对复杂的孔槽进行补充修补。最后用面缝合功能缝合所有的补面和壳面，实现分型。

抽取模仁区域和模腔区域目的是建立动定模分型面。汽车发动机外壳模腔见图2，模仁面见图3。

（四）拆模及拆电极

分模后，下一步再拆分各分割体的动模或定模，拆分开一些比较脆弱的部分，做成一些小型芯，以便壓铸过程中损坏更换。拆分的小型芯如图4所示。

电极就是电火花机床放电加工的刀具，常用的电极材料紫铜和石墨，经过数控铣加工出成型电极，再通过电火花机床对工件进行电腐蚀加工。所以必须通过UG拆出模腔的电极，形成三维实体再通过数控加工出形状。模腔电极如图5所示。

（五）模架及标准件的设计

模架已经标准化。根据零件大小选择模架，如座板、支撑板、垫块、导柱和导套等零件。标准模架如图6所示。

在标准库中对浇口套、顶针、弹簧、滑块机构等标准件设置放置位置，根据实际生产需要自定组件更替，完成产品的模具设计。

（六）浇注系统和冷却系统的设置

在浇注系统中，铝合金熔化液态在压力作用下，流动方向、排气条件、压力传递、温度分布、填充速度和时间等各个方面都起着重要的控制与调节作用，因此需先确定进料位置。下一步在设计开流道时，要考虑是否有滑块位置的影响，以尽量避开的原则设计，流道设计通常选择无滑块的地方布置浇注系统。

在冷却系统中，铝合金熔化液态在压铸模中固化并水冷到顶出，热量通过模具吸收，同时模具通过导热和冷却水，将热量传出，压铸模的冷却方式最常用的就是水冷。此套压铸模具冷却方式采用的是水冷，冷却路径采用循环回流式冷却，在模具上钻通孔，动定模外侧孔攻牙安装水嘴，软管连接水嘴形成循环冷水水路。汽车发电机的冷却水路如图7所示。

四、结语

以汽车发电机外壳为例，该样品属于压铸模具，其设计比较复杂，工艺清晰，制造成本不高，在缩水率、分模和拆模方面，可以采用手工操作，标准模架、浇注系统和冷却系统可以用UG自带的标准件，可实现快捷设计，提高模具设计效率。

参考文献：

[1]张侃楞.基于UG的4J34柴油机机体压铸模具设计[J].模具制造，2008（12）.

[2]张超.基于UG的手机面板注射模具设计[J].机械制造与研究，2009，20（4）.

[3]杨裕国.压铸工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2004，7（1）.

◎编辑 郑晓燕