环形凸筋模具设计及参数化建模

崔卫则，吕跃飞，崔庆波，黄爱斌，董 鑫，吴洪喜

（1.山西航天清华装备有限责任公司，山西长治046012；2.火箭军驻某军事代表室，山西长治046012）

1 引言

油箱作为液压系统的主要零部件，其强度关系到油箱是否能给系统正常供油。环形凸筋作为油箱箱体中的主要零件，其压制成形的精度和质量直接影响整个油箱的强度，压制成形的效率影响整个油箱的生产进度。因此有必要设计出一副简单、快速的环形凸筋模具。

2 环形凸筋模具设计

2.1 环形凸筋结构

图1所示为环形凸筋结构，环形凸筋厚度为3mm，材料为06Cr11Ni11Ti，从图1中可以看到凸筋圆弧R6mm、R5mm及凸筋位置尺寸φ290mm为压模需要保证的尺寸。

图1 环形凸筋结构示意图

2.2 环形凸筋模具结构

图2所示为环形凸筋模具的三维模型图，其主要由上模组合、下模组合组成。上模组合由上模和起吊螺栓组成，其中上模上设计有环形凸筋成形的凸起，设计有定位槽、导向孔和起吊螺栓孔。下模组合由下模、定位板、导向轴、起吊螺栓、紧固件组成，其中下模上设计有环形凸筋成形的凹槽，设计有定位槽、导向孔和起吊螺栓孔。上模组合、下模组合结构示意图如图3、图4所示。从图4中看出定位板用于定位制件环形凸筋，环形凸筋放于下模组合上，起到快速定位的作用，定位板和下模采用H7/f6配合，并用紧固件将定位板压紧在下模上。导向轴在上模组合和下模组合压制过程中起导向作用，导向轴和下模采用M7/h6配合。在油压机上压制成形。

图2 环形凸筋模具三维模型图

图3 上模组合结构示意图

图4 下模组合结构示意图

2.3 主要参数确定

由图1可以看出，φ362mm为下料保证的尺寸或压模后加工保证的尺寸，凸筋圆弧尺寸R6mm、R5mm，环形凸筋内圆尺寸φ182mm，凸筋高度尺寸8mm以及凸筋位置尺寸φ290mm为压模需要保证的尺寸。

（1）上模凸起半径确定。

凸筋圆弧尺寸R6mm、凸筋高度尺寸8mm通过上模凸起保证，故上模凸起圆弧尺寸设计为R6mm，如图5所示。

图5 上模凸起圆角尺寸示意图

（2）下模凹槽半径、宽度确定。。

凸筋圆弧尺寸R5mm通过下模凹槽中圆角保证，故下模凹槽圆角尺寸设计为R5mm，如图6所示，其中凹槽宽度11.5mm通过CAD画图得到11.45mm，如图7所示，圆整保留一位小数为11.5mm，取上偏差为0.1mm。

图6 下模凹槽圆角尺寸示意图

图7 凹槽宽度确定

3 环形凸筋模具应用

图8所示为环形凸筋压模实物图，使用时将制件环形凸筋放于上模组合和下模组合之间，用300t油压机在上模组合上垂直施加外力，使上模组合、下模组合完全合模（图9所示为合模实物图），保持所施加外力5min，防止环形凸筋进行反弹。图10所示为多种

图10 多种规格环形凸筋模具实物图

4 环形凸筋模具参数化设计

由于油箱中环形凸筋规格有多种，油箱尺寸不同，凸筋规格尺寸也不同，每一种环形凸筋规格都需设计相应的模具。为了快速完成模具设计，在UG中进行环形凸筋模具的参数化建模，只需输入制件和模具相关参数，即可快速生成模具模型，极大地提高了模具设计的效率。

以模具上模头为例，首先第一步在草图尺寸右侧数据中定义上模直径为shangmoD=340（名称可自定义），如图11所示，然后拉伸高度生成特征；第二步生成上模凸起特征，如图12所示，在草图中定义尺寸表达式凸起间距tuqiL=145，凸起直径tuqid=12，然后旋转生成特征；第三步生成凹槽特征，如图13所示，定义表达式aocaoD1、aocaoD2，依次类推将所有变化的参数用表达式表示出来，如图14所示，在UG左侧部件导航器下生成所有的表达式，双击所要更改的表达式即可更改尺寸，模型即可生成。

图11 UG参数输入界面

图12 UG参数输入界面

图13 UG参数输入界面

图14 UG参数输入界面

依据上述步骤将下模等所有零部件主要参数输入尺寸数值，使用UG参数化建模可即可快速生成模型，减少三维模型设计时间，提高设计效率。

5 结束语

通过对环形凸筋结构进行分析，设计出合理的环形凸筋模具，经过生产实践，此模具压制成形的环形凸筋尺寸符合要求。在此基础上，利用UG将模具进行参数化设计，针对不同规格的环形凸筋，只需输入主要参数数值即可快速生成三维模型，这在一定程度上提高了模具的设计效率，保证了整个油箱的强度和生产进度。