基于Creo的某輪式挖機輪胎橡膠圈橡膠模具設計

張金亞

（貴州詹陽動力重工有限公司，貴州 貴陽 550006）

基于Creo的某輪式挖機輪胎橡膠圈橡膠模具設計

Creo based wheeled excavator tire rubber ring mold design

張金亞

（貴州詹陽動力重工有限公司，貴州 貴陽 550006）

采用Creo軟件建立輪式挖機輪胎橡膠圈實體模型，運用Creo制造模塊創建模具體積塊，對模具進行分模模擬，確保其運行可靠。運用三維CAD/CAE技術可進行產品到模具的設計，縮短開發周期，模具實體感強，降低了設計制造的成本和風險。

輪胎橡膠圈；Creo；橡膠模具；分型面

橡膠材料，具有高彈性、高耐磨性、極好的絕緣性，有其它材料無法比擬的優勢。機械行業中，不論小型汽車還是重型工程機械，橡膠制品的應用都非常廣泛。國外比較重視橡膠模的研究，早已使用大型復雜、自動化程度高的橡膠模，而國內卻一直處于相對滯后的狀態。要改變這種狀態，縮短差距，必須提高對橡膠模的重視，研究、改進、發展橡膠模技術，首當其沖的就是橡膠模具的設計問題。隨著科技的高速發展及人們對軟件的深入學習，三維設計軟件已經成為橡膠模具設計必不可少的手段。對于大型復雜的橡膠制品，其優勢更加顯而易見。

1 產品結構分析

圖1為某輪式挖機輪胎橡膠圈，總體外形較大、單面對稱的橡膠圈形。

徑向最大尺寸為Φ800 mm，厚度為116 mm；徑向為約1 °的斜面，其上均勻分布12個Φ45 mm的沉孔，沿斜面有2圈及12條呈輻射狀R2.5 mm的半圓凸起，上下兩面的孔及半圓凸起分別錯開15 °；內圈的兩個13 °及35 °斜面，便于安裝且有助于橡膠件的脫模取件；臺階過渡處的圓角，增強橡膠件美觀性，更改善橡膠成形的流動性，且利于橡膠件脫模。零件單面結構對稱，利于熱均衡，不易產生熱變形；但厚度比較大，易產生氣泡，不易于取件。

圖1 某輪式挖機輪胎橡膠圈

零件材料為三元乙丙橡膠，具有比重小、耐熱性好、絕緣性佳、耐氧化及抗臭氧極強的特點。三元乙丙屬于聚烯烴家族，具有極好的硫化特性，硫化收縮率約為1.5%。

2 橡膠件Creo造型

設定好工作目錄，按橡膠件零件設置材料、精度、單位、公差，運用Creo旋轉、拉伸、掃描、陣列、倒角等基本特征完成零件造型。首先由草繪截面繞草繪軸旋轉360 °得到零件基本外形；由直徑及角度方式拉伸單個直孔，通過角度值尺寸陣列孔一周；由封閉截面/開放軌跡掃描出輻射狀半圓凸筋中的一條，通過旋轉陣列得到12根輻射筋；由封閉截面/封閉軌跡掃描出兩圈環形筋；倒光滑圓角。

3 橡膠模具設計

3.1 導入參照模型

新建一個制造模式下模具型腔文件，將制件以“裝配”方式放置于默認模具原點位置，以“按比例收縮”方式設置橡膠圈零件的收縮率為0.015。零件厚度尺寸較大，拔模取件較困難，厚度方向設置1～3°拔模斜度。

設計模具工件外形尺寸：模具尺寸大，采用定位銷定位，采用方形外形便于制造及模具在設備上的裝夾。取長寬高各為：1 100 mm、980 mm、150 mm。

3.2 創建分型面

分型面是假想模具閉合時凸凹模的分割面，選擇分型面是模具設計至關重要的一步，對橡膠件質量和模具的制造、使用都有很大影響。分析該零件圈形且外形對稱，根據模具結構簡單，便于加工、啟模、拔模取件、利于排氣的分型原則，將分型面定于零件徑向方向，置于厚度方向的中間位置。

利用草繪填充方式，將主分型面構建出來；復制零件曲面或草繪拉伸曲面分別創建零件雙面兩組12—Φ45孔的次分型面組；運用曲面合并，將主次分型面合并成一張完整的分型面，如圖2所示。

3.3 模具體積塊創建、模具要素設計

圖2 分型面

利用已創建分型面分割橡膠件及模具毛坯工件，得到凸、凹模及24顆型芯的體積塊，抽取出來成為模具的各個獨立部分，利用裝配工具將抽取出的凸、凹模和型芯進行優化，對模具的溢膠槽、跑膠槽、啟模槽、減輕孔及起吊等進行設計。（見圖3）對于下模，除與上模相應的減輕孔減輕缺口外，還應開設溢膠槽、跑膠槽及啟模槽。該橡膠件為厚度較大的圈形，在下模型腔的內外側都開設一圈溢膠槽；由于尺寸大，在壓制過程中產生氣體較多，而厚度大，模具較深，氣體不易排出，相應在型腔內外兩側四個方向開設跑膠槽，防止溢膠槽也無法容納的橡膠無處可流，也可以使型腔與外界拉通，利于排氣。該模具較大，為便于啟模，啟模槽沿模板四周開設寬16 mm，深12 mm。

圖3 模具要素設計

3.4 模具檢測

模具設計完成后進行模具分析，包括分型面、拔模、干涉等。裝配各元件，可檢查模具各零件尺寸與相對位置，確認是否有壁厚過薄或元件干涉的情況。定義模具開模距離等相關參數，執行干涉檢查，完成開模模擬，并可完成分型面、拔模的檢查。

4 模具設計后期

設計完成后，根據由3D模型可獲得2D工程圖，也可利用Creo的NC加工模板，對模具各元件進行數控加工的編程和設置，為后續的數控加工做好準備。

模具加工完成后投入了生產，制出的產品（見圖4）外形美觀，質量良好，完全達到了使用要求，在輪式挖掘機上已經有了很好地應用。

TQ336

1009-797X （2015） 16-0147-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.051

張金亞（1986-）,女，工程碩士在讀，貴州詹陽動力重工有限公司技術部工藝員，主要從事夾具模具設計及機械加工工藝工作。

2015-07-03