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Cimatron的快速分模功能在铸造模具设计中的应用
Cimatron的快速分模功能（QUICK SPLIT）面向制造业，主要集中应用在模具的型芯、型腔的设计,模具的结构设计、加工所需电极的设计等。该功能可使用户直接根据曲面模型进行分模方向的分析，把曲面自动分成型芯、型腔两部分，自动为用户产生分模线，再采用多种方法根据已有的分模线快速生成分模曲面，最后经编辑整理形成最终的设计结果。快速分模直接针对曲面模型进行型芯、型腔的设计，不需要由曲面数据模型转换到实体模型。由于没有拓扑关系的求解与管理，该方法可以非常灵活地处理模型的曲面信息，并允许用户对计算精度进行细调，可以得到更加精确的结果。传统CAD/CAM系统针对一个大型复杂的产品进行模具的型芯、型腔以及抽芯嵌件等的设计时，常常要花费大量的时间与精力，一般需要20h～200h的工作量。  
  
     Cimatron快速分模功能极大地缩短了设计时间，一般情况下可节省近90%的设计时间。铸造模具是一种十分流行的模具，特点是使材料一次成型，工艺灵活性大，各种成分、形状和重量的铸件几乎都能适应，且成本低廉，适宜于形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯或零件，但模具设计难度较大，特别是上、下模难以分开，型芯不好做。而Cimatron快速分模具功能刚好弥补这一缺憾。快速分模功能是Cimatron 10.6以后版本新增的功能，特别是Cimatron 12.0版本对此有了进一步的改进，它的主要功能就是完成复杂曲面的分模及形成型芯。工作流程图下面以一实例介绍Cimatron 快速分模功能的具体应用。  
  
         一、CAD建模利用Cimatron12.0强大的曲面造型功能，CAD模型  
  
         二、快速分模：  
  
     1.分模面产生选择QSPLIT选项，将曲面以曲面公差值0.02转换到QSPLIT环境中，得到界面图形。QSPLIT界面按下CTRL+鼠标左键将图适当地旋转成图示位置，可以看到图中有上、下、左、右、前、后六个箭头，代表不同的拆模方向。用鼠标左键选取向上箭头，此时Partint tool将会出现分模方向的向量值，按Apply按钮，系统自动以默认颜色来区分分模面。分模面的形成中的红色 、绿色 、蓝色曲面分别代表三个分模方向的模具，而中间的代表型芯。如果想让部分红色曲面改变成上模，用鼠标左键点击对应红色曲面，然后击右键选ATTACH，被选的红色曲面便成了上模，采用同样的方法可以改变下模结构。分成后的模型。上、下模及型芯的形成  
  
     2.分模线的产生选择Tools/parting curve选项 ，将产生分模线。当退出QSPLIT环境时，系统将弹出对话框，单击“是”按钮表示保存刚才拆分模具的结果。再次回到Cimatron造型环境中， 在绘图区会看到具有分模线与已分模的曲面图形。分模线的形成。  
  
     3.分型面的生成 利用Cimatron的模具处理功能，利用分模后的分模线生成分型面，完成模具的分模过程。用EXTR-OBJ选项将拆分后的模具存为独立的图形文件。分别打开每个图形时，可发现坐标系已经自动转换成符合加工的坐标方向。 分型面的生成三、模具的生成对上述分模过程中存储的图形文件分别进行定位及部分厚度处理后，便可生成上、下模具。利用Cimatron强大的加工功能对加工进行动态仿真，即可加工出理想的模具。由上所述可看出，利用Cimatron快速分模功能进行铸造模具的设计可以大幅度缩短产品设计周期，提高企业效益，增强企业竞争能力，深受用户欢迎。

压铸模简介
   
   
  
一、 常用压铸合金成分和性能
　　压铸合金成份有有色金属和黑色金属，广泛彩的有色金属合金分类如下：
　　　　　　　　　　　　　　　铅合金
　　　　　　　低熔点合金　　　锡合金
　　　　　　　　　锌合金
  
有色金属合金
  
　　　　　　　　　　　　　　　铝合金
高熔点合金　　　镁合金
　　　　　　　　铜合金
  
二、 压铸件结构的工艺性
　１、 壁厚
　　〈1〉 压铸件的最小壁厚与正常壁厚通常根据铸件面积而言。
　　〈2〉 为了保证铸件良好的成成形条件。铸伯外侧边缘应保持一定的壁厚。
　　〈3〉 铸件上有嵌件时，嵌伯周围的金属层应加厚。以提高与嵌件的包紧力。金属层厚度按嵌件直接选取。
　２、 铸孔
　压铸能注出较源的小孔，孔源与孔的关系
　３、 铸造圆角半径出模斜度
　　铸造圆角径与壁厚有关
　４、 螺吸
　　压铸外螺吸时需留有0。2-0。3 mm加式余量。内螺吸一般是压铸出底孔、再机加式出内螺吸。也可直接压铸出内螺吸。
　５、 凸吸，直吸和网吸
　　（１） 凸吸、直吸的必须引方只邮模方向。
　　（２） 网吸主要用于减少或消除面积较大的平板状压铸件表面流痕或花纹等缺陷，网络的形状应有利于模具制造和脱模
　6、文字和标志  
　　文字大小一般不小于GB126-74规定的5号字体，文字凸出高度大于0.3mm,一般0.5mm,线条最小宽度一般为凸出高度的1.5倍，取0.8，线条最小间距大于0.3mm,出模斜度10-15度，线端应避免锐角。
　7、铸件精度及机加式余量
　　（1）、件能迟到的尺寸精度见表4－１－１３。配合尺寸精度见。
　　（２）、压铸件的机加余时应选用较小的值。
  
三、压铸设备
　　１、 压铸机种类及技术参数
　　２、 压铸机选用
　　〈１〉 锁模力
　　〈２〉 压容容时
　　压铸机压宝容量就大于第次浇注的金属液总量
　　　　Ｇ压宝　　> (V1+V2+V3)r /1000 (kg)
　　G压宝――压缩机合定的压宝容量，ＫＧ
　　Ｖ１――压铸件的体积，ＣＭ３
　　Ｖ２――浇注系统的总体积，ＣＭ３
　　Ｖ３――余料体积，ＣＭ３
　　R――合金比重，Ｇ／ＣＭ３，锌合金６.３－－６.７，铝合金２.６－２.７，合金合金１.７－１.８，铜合金８.３－８.５
　　(3)开摸力推件力
　　估算出开模力推件力应小於头选压铸机的最大开模力和推件力。
　　（4）装模尺寸
　　　　a. 模具的安装尺寸应与模板尺寸相适应
　　　　b. 压铸机全模后应能严密地紧型面，合模后的模具总厚度就大于（一般大2000）压铸机的最小合模距离。
　　　　c. 压铸机开模后能顺利取出铸件。压铸机最大开模距离减去模具的总厚度后应留有取出制件（包括浇注）的距离。  
  
四．压铸模典型结构
　（一） 模体的基本形式用其组成
　　基本形式
　　　　（1） 不通孔模体
　　　　（2） 模体结构体的作用
　（二） 模具设计要点
　（三） 镶体在重板内的布置

锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面，如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等，因而对铸件表面质量要求高，并要求有良好的表面处理性能。而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。
  
缺陷表征：压铸件表面有突起小泡。  
压铸出来就发现。  
抛光或加工后显露出来。  
喷油或电镀后出现。  
产生原因：  
1．孔洞引起：主要是气孔和收缩机制，气孔往往是圆形，而收缩多数是不规则形。
  
（1）气孔产生原因：a 金属液在充型、凝固过程中，由于气体侵入，导致铸件表面或内部产生孔洞。
  
b 涂料挥发出来的气体侵入。
  
c 合金液含气量过高，凝固时析出。
  
当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体，在模具排气不良时，最终留在铸件中形成的气孔。
  
（2）缩孔产生原因： a 金属液凝固过程中，由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩，而产生缩孔。
  
b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热，造成某一部位凝固慢，体积收缩时表面形成凹位。
  
由于气孔和缩孔的存在，使压铸件在进行表面处理时，孔洞可能会进入水，当喷漆和电镀后进行烘烤时，孔洞内气体受热膨胀；或孔洞内水会变蒸气，体积膨胀，因而导致铸件表面起泡。
  
2．晶间腐蚀引起：
  
锌合金成分中有害杂质：铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀，金属基体因晶间腐蚀而破碎，而电镀加速了这一祸害，受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起，造成铸件表面起泡。特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。（如右图1）
  
3．裂纹引起：水纹、冷隔纹、热裂纹。
  
水纹、冷隔纹：金属液在充型过程中，先进入的金属液接触型壁过早凝固，后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体，在铸件表面对接处形成叠纹，出现条状缺陷，见图2。水纹一般是在铸件表面浅层；而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。  
热裂纹：  
a 当铸件厚薄不均，凝固过程产生应力；
  
b 过早顶出，金属强度不够；
  
c 顶出时受力不均
  
d 过高的模温使晶粒粗大；
  
e 有害杂质存在。
  
以上因素都有可能产生裂纹。
  
当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹，电镀时溶液会渗入到裂纹中，在烘烤时转化为蒸气，气压顶起电镀层形成起泡。
  
解决缺陷方案：  
控制气孔产生，关键是减少混入铸件内的气体量，理想的金属流应不断加速地由喷嘴经过分流锥和浇道进入型腔，形成一条顺滑及方向一致的金属流，采用锥形流道设计，即浇流应不断加速地由喷嘴向内浇口逐渐减少，可达到这个目的。在充填系统中，混入的气体是由于湍流与金属液相混合而形成气孔，从金属液由浇铸系统进入型腔的模拟压铸过程的研究中，明显看出浇道中尖锐的转变位和递增的浇道截面积，都会使金属液流出现湍流而卷气，平稳的金属液才有利于气体从浇道和型腔进入溢流槽和排气槽，排出模外。  
对于缩孔：要使压铸凝固过程中各个部位尽量同时均匀散热，同时凝固。可通过合理的水口设计，内浇口厚度及位置，模具设计，模温控制及冷却，来避免缩孔产生。  
对于晶间腐蚀现象：主要是控制合金原料中有害杂质含量，特别是铅<0.003％。注意废料带来的杂质元素。  
对于水纹、冷隔纹，可提高模具温度，加大内浇口速度，或在冷隔区加大溢流槽，来减少冷隔纹的出现。  
对于热裂纹：压铸件厚薄不要急剧变化以减少应力产生；相关的压铸工艺参数作调整；降低模温。  
  
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