CAD/CAM软件在橡胶模具设计中的应用

吕瑛波 等

摘要： 应用AutoCAD二维软件，在对狗蹄印门垫的结构、精度和加工工艺性分析的基础上，测绘客户提供的产品图片并设计出工程图样，再应用Pro/e4.0三维软件，设计出客户认可的产品三维效果图，然后，完成橡胶模具的设计和加工。该设计方法简要明了，缩短了模具设计的周期，亦成为橡胶模具设计和加工的主要途径之一。

Abstract： Using AutoCAD 2D software， based on the the analysis of the structure of dog hoofprint doormat， the accuracy and Processing technology， it mapps product pictures that customers provide and designs engineering drawings， it also designs product three-dimensional

effect diagram using Pro/e4.0 three-dimensional software， and then， completes the design and processing of rubber mold. The design method is clarity and conciseness， shortens mold design cycle， and also becomes one of the main routes of rubber mold design and processing.

关键词： 产品图片；测绘；橡胶模具；收缩率

Key words： product image；surveying and mapping；rubber mold；shrinkage

中图分类号：TP317.4；TG76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0021-02

0 引言

众所周知，计算机软件已被广泛应用于各类模具的设计中，根据产品设计和加工的需要，尽管所用的软件种类有所不同，但一般情况下，计算机二维软件用于工程图样的设计中，三维软件用于模具零件的三维实体造型和NC代码的编制。虽然随着三维软件技术的不断完善，三维图亦可正确地转换为工程图样，用于生产。但是，三维软件草图绘制功能与AutoCAD二维软件比较则稍逊一筹，后者具有易用、简单的绘图命令和修改编辑功能。因此，为了提高模具设计效率，设计者经常将二维软件和三维软件混合使用。

在众多的三维软件中，Pro/E软件为设计者提供了最全面、集成最紧密的产品开发环境，被认为是模具设计最好的软件，广泛用于中、小企业的模具设计和加工中。

在使用计算机软件进行模具设计时，设计依据通常分为以下三种情况：

①根据客户提供的产品图纸设计模具。②根据客户提供的实物样品设计模具。③根据客户提供的产品图片设计模具。

第一种情况不需要对产品图样进行设计，但需要校核产品图样中的每一个尺寸，分析结

构的加工工艺性能，再进行模具设计。后两种情则需要测绘实物或产品图片，并设计出客户认可的产品图样，然后，再设计模具。根据测绘对象的结构、精度、材料等不同，测绘方法又可分为以下几种：

①使用量具对实物进行测绘。②使用测量仪对实物进行测绘。③利用AutoCAD二维软件对产品图片进行测绘。

前两种是我们常用到的测绘方法，而后者随着网络技术的发展，设计者可以根据客户从网上提供的产品图片，设计出客户满意、结构合理、使用方便的橡胶模具。因此，该测绘方法亦广泛用于橡胶模具的设计之中。本文通过对狗蹄印门垫橡胶模具的设计，简要介绍应用CAD/CAM软件，对产品图片进行测绘及橡胶模具的设计过程。模具设计的基本步骤为：设计产品图、确认产品图、设计模具。

1 设计产品图

根据客户提供的产品图片设计产品图样时，一是要满足客户的要求，二是在保证使用要求的前提下，满足加工工艺性的要求。其设计步骤如下：

1.1 设计产品二维图 类似于狗蹄印橡胶门垫、地毯等日用产品，其精度要求不高，材料是纤维或胶料制成的，

由于材料的刚性较差，使用量具不能准确地对实物进行测绘，这时，就可以利用AutoCAD二维软件对产品图片进行测绘与设计。设计过程如下：

测绘产品图片：

①导入产品图片。在AutoCAD二维软件中，点击【插入】中的【光栅图像】，进入【选择图像文件】对话框，选中产品图片文件后，点击【打开】，进入【图像】对话框，输入比例因子762（762是狗蹄印橡胶门垫的长度尺寸），点击【确定】，完成图片在CAD软件中的导入。

②测绘图片。使用AutoCAD二维软件中的绘图功能：直线、圆弧、倒圆角等命令描绘图形，其中【三点圆弧】命令常用于曲线的描绘，线与线之间的交接处要圆滑过渡。

描图过程中，要仔细观察客户提供的产品图片，分析图中不同颜色的区域所显示的产品结构特征，建立凸模与凹模型腔空间立体感。另外，描图时还需要考虑到模具NC加工的工艺性能，所设计的内角尺寸不得小于设备可加工的最小尺寸，如：用数控铣加工时，所使用的刀具直径一般应大于或等于？准2.0mm，控制在R1以上，对于内角过尖的结构，需要修改至可加工的圆角尺寸。最后，标注产品二维图的外形尺寸，完成产品二维图的设计。

③设置产品二维图形中心坐标为原点并保存。

1）关闭原始产品图片所在的层，得到设计好的二维产品图，如图1所示。然后，另存为GTY.dwg文件。

2）用AutoCAD二维软件打开保存的GTY.dwg文件，

设置图形中心为坐标原点，然后保存。

1.2 设计产品三维图

①导入产品二维图。若使用的是Pro/e4.0，执行【文件】中的【打开】菜单命令，进入【文件打开】对话框，在【类型】中选择【DWG】格式，选中所绘制的GTY.dwg文件后点击【打开】，将该图形就导入进三维软件的设计工作区，如图2所示。

②创建基准平面。导入后的图形，通过基本功能创建三个相互垂直的基准平面，并设置毫米为单位。

③三维实体造型：利用拉伸、剪切等命令完成三维造型，如图3所示。

2 确认产品图

产品三维效果图需让客户确认，客户认可后即可进行橡胶模具设计。

3 设计模具

模具分型：

①插入客户最终确认的三维图形。执行【文件】中的【新建】菜单命令，在【新建】对话框中进行设置，导入客户认可的三维产品图，其步骤如图4所示。

②输入胶料收缩率。胶料在压制、加热硫化过程中，胶料内部发生变形和交联，由此产生热膨胀力，硫化胶料在冷却过程中，应力趋于消除，胶料的线型尺寸成比例缩小。可见，若模具型腔按照产品图样尺寸设计的话，橡胶制品的尺寸就不符合要求。因此，在模具设计中，必须根据橡胶胶料的收缩率来设计模具型腔尺寸，即：模具型腔的尺寸取决于橡胶收缩率的大小。而不同类型橡胶，胶料收缩率不同，因此，必须正确地选择收缩率。

如图5所示，点击【按比例收缩】图标，在【按比例收缩】对话框中，可以看到有两种【公式】。默认的方式是【1+S】，选用该方式输入的收缩率为0.035（本产品胶料收缩率）。而另一种方式则输入的收缩率为1.035。收缩率的输入步骤如图5所示。

③工件的创建。有自动工件的创建，也可以手动绘制。【自动工件】选择后，只有模具原点显示待选择状态，工件的尺寸栏都是灰色，是不可编辑。这个时候选择产品的坐标原点后，【整体尺寸】栏处于编辑状态，其中，所显示的数据是产品缩放后最大的外形尺寸。根据产品的大小和形状，来设计工件的大小和结构，输入工件外形的长宽高数据。

④创建分型面。点开任务栏中的分型曲面图标■，使用软件的基本功能，根据产品的结构绘制出分型面，如图6所示。

⑤创建凸模与凹模。使用分型面可以通过体积块分割功能■，把工件分割成两个体积块，使用插入型腔功能■，创建出凸、凹模型腔。把凸模上加导柱、凹模上加导套，以及撬模槽，这样，模具的凸、凹模型腔就创建完成了，如图7所示。

4 结束语

利用CAD/CAM软件技术，不仅能准确、高效地设计和加工出满足客户需求的模具，还可以借助于数码相机拍摄的图片，研发出各类栩栩如生的产品图。尤其是对一些纤维材料制成的柔软产品和胶料产品的模具设计，凸显CAD/CAM软件测绘和设计功能。

参考文献：

[1]百度文库-wenku.baidu.com/...1c758f5788f.html-2011-11-11.

[2]蒋金云.国产CAD/CAM软件的应用现状及发展趋势[J].科技资讯，2006（03）.

[3]杨书江，高建罡.45°分型面橡胶模具的数控车削加工工艺分析[J].模具技术，2008（02）.