缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)零件中最復(fù)雜的零件之一雕乃，它由氣道梢纫、水套咪犹、燃燒室等部分組成爷瓜，零件形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊遭屑，是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵零件之一享偎。氣道形狀有一定的規(guī)則，它的變化直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣量贴袖、壓縮比等性能漏匹，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的功率质窒、排放等指標(biāo)硫朦。水套的壁厚是否均勻關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻性能、可靠性等等背镇。然而咬展，缸蓋中的氣道、水套瞒斩、燃燒室等部分的零件表面不用機(jī)加工破婆、直接鑄造成型。因而導(dǎo)致缸蓋模具形狀復(fù)雜胸囱、結(jié)構(gòu)緊湊祷舀、形狀精度要求高、難度大旺矾∶镳校可以說夺克，缸蓋模具是發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造模具中形狀最為復(fù)雜箕宙、難度最大嚎朽、技術(shù)要求最高的模具。缸蓋模具的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方法周期長柬帕、反復(fù)次數(shù)多哟忍、嚴(yán)重制約新產(chǎn)品投放市場的速度。

　　EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)是東風(fēng)汽車公司輕型車建設(shè)的關(guān)鍵項(xiàng)目之一秃囚，是公司拓寬產(chǎn)品系列融确，向兩翼發(fā)展的重中之重。EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管無進(jìn)件可替代测佣，且EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管生產(chǎn)線調(diào)試無樣件醒横，解決EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和排氣管鑄造模具的設(shè)計(jì)制造問題是EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備的需要。

　　主要工作內(nèi)容和技術(shù)方案

　　本項(xiàng)目由缸蓋模具CAD/CAM和排氣管模具CAD/CAM組成忽件。根據(jù)氣道樣棒完成氣道的3維設(shè)計(jì)禁舌，根據(jù)產(chǎn)品工程圖、模具二維圖完成模具的3維設(shè)計(jì)和CAM 涌俘。

　　1 EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋模具 CDA/CAM 缸蓋模具由進(jìn)权煎、排氣道，上昔永、下水套狱揩，模樣底座和軸孔七套模具組成。

　　進(jìn)氣道缺钓、排氣道3維設(shè)計(jì)彻犁。

　　完成氣道理維曲面的構(gòu)造，設(shè)計(jì)好的氣道經(jīng)加工后得到的實(shí)物經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證符合設(shè)計(jì)要求凰慈。

　　將3坐標(biāo)測量機(jī)測得的氣道3維測量點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后輸入到 Pro/ENGINEER 軟件中袖裕，在 Pro/E 軟件中利用 PRO/SCAN-TOOLS 模塊對(duì)輸入的網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑒h除壞點(diǎn)后生成造型曲線溉瓶，在由造型曲線生成曲面急鳄，再用Z向投影得到氣道的外輪廓線，利用可視化工具調(diào)整外輪廓線堰酿，從而得到分型線疾宏。然后根據(jù)分型線及氣道截面變化規(guī)律、缸蓋螺栓孔定位孔等約束條件調(diào)整網(wǎng)格點(diǎn)触创，重新生成造型曲線坎藐，利用可視化動(dòng)態(tài)曲線分析工具調(diào)整造型曲線使之光順。并用光順后的造型曲線生成氣道曲面哼绑。再利用 PRO/SCAN-TOOLS 提供的可視化動(dòng)態(tài)曲面分析工具調(diào)整氣道曲面使之滿足氣道對(duì)形狀的要求岩馍。利用數(shù)字化技術(shù)完成氣道口與燃燒室的匹配。

　　進(jìn)氣道抖韩、排氣道模具3維設(shè)計(jì)浇沧。

　　將符合設(shè)計(jì)要求的氣道乘以縮放比后定位于模具的相應(yīng)位置盆篡，根據(jù)二維圖紙完成模具其它部分的3維設(shè)計(jì)。

　　上水套坏扣、下水套模具3維設(shè)計(jì)春异。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的氣道、燃燒室部分壁厚要求均勻则徒，為此首先解決氣道燃燒室的等距面的生成問題氛坪。但是，由于氣道形狀復(fù)雜冠幕，現(xiàn)有的軟件無法直接生成氣道的等距面骡侮，我們利用球頭刀刀心距加工面等距的原理和CAM技術(shù)生成氣道的等距點(diǎn)，根據(jù)等距點(diǎn)用反求工程生成氣道的等距面雇蚁。根據(jù)二維圖紙完成模具的3維設(shè)計(jì)即钞，解決干涉及過渡問題，修改二維設(shè)計(jì)錯(cuò)誤迹姆；采用裝配設(shè)計(jì)方法完成上下模分型面設(shè)計(jì)部爱。

　　缸蓋鑄造模具CAM

　　根據(jù)鑄造工藝要求及模具形狀完成模具加工的工藝設(shè)計(jì)，依據(jù)工藝設(shè)計(jì)完成模具加工數(shù)控機(jī)床走刀軌跡鋪設(shè)及前后置處理岭埠。

　　2 EQ491 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管模具 CAD/CAM 排氣管模具由3個(gè)芯盒和外模四套模具組成盏混。

　　1 、 2 號(hào)芯盒模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)惜论。

　　根據(jù)產(chǎn)品圖紙?jiān)谟?jì)算機(jī)內(nèi)完成排氣管管口型面設(shè)計(jì)许赃，用Z向外輪廓投影得到排氣管的分型線，再依據(jù)分型線進(jìn)行分型面的設(shè)計(jì)馆类，根據(jù)二維圖紙完成模具的3維設(shè)計(jì)混聊。

　　3 號(hào)芯盒模具3維設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)模具二維圖紙和排氣管形狀完成模具的 3 維設(shè)計(jì)乾巧，保證排氣管壁厚滿足要求句喜。

　　排氣管外模模具3維設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)模具二維點(diǎn)紙和排氣管形狀完成模具的3維設(shè)計(jì)沟于，保證排氣管壁厚滿足要求咳胃。根據(jù)3號(hào)芯盒的3維數(shù)據(jù)采用裝配設(shè)計(jì)方法完成外模與3號(hào)芯盒配合面的設(shè)計(jì)。

　　排氣管鑄造模具 CAM 旷太。

　　根據(jù)鑄造工藝要求及模具形狀完成模具加工的工藝設(shè)計(jì)展懈，依據(jù)工藝設(shè)計(jì)完成模具加工數(shù)控機(jī)床走刀軌跡鋪設(shè)及前后置處理。

　　3砂芯成型檢驗(yàn) 將上下模在計(jì)算機(jī)里合模祟勿，抽取中間的空腔生成高壓造型得到的砂芯的3維模型來檢驗(yàn)?zāi)＞?3 維設(shè)計(jì)的質(zhì)量停柬。如果將全套模具鑄得的砂芯裝配在一起就可以驗(yàn)證全套模具之間的定位關(guān)系，檢驗(yàn)全套模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)鑄件的虛擬制造盯糠。

　　采用的新技術(shù)

　　采用 CAD/CAM 集成和無紙化設(shè)計(jì)思想來進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)制造书瘤，直接在計(jì)算機(jī)里完成排氣管管口及分型面的設(shè)計(jì)和 CAM 。研究虛擬制造技術(shù)在模具 CAD/CAM 中應(yīng)用涤瘸，在計(jì)算機(jī)里用 PRO/E 軟件完成上下模合模，并抽取出砂芯的3維模型笔房。利用可視化動(dòng)態(tài)分析技術(shù)完成氣道曲面的調(diào)整延砾，使氣道 3 維曲面光滑光順，利用數(shù)字化技術(shù)完成氣道口與燃燒室的匹配学虑。采用原方法用了6個(gè)月段辈、試切了多次還未能滿足要求，采用新方法只用了半個(gè)月就完成 3 維設(shè)計(jì)欲炉，僅試切了2次就達(dá)到要求憾宅。

　　利用 CAM 原理和反求工程進(jìn)行水套的氣道壁設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件在計(jì)算機(jī)直接由產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模具愧捕，利用裝配設(shè)計(jì)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)以保證模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量奢驯，利用先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件完成模具的3維設(shè)計(jì)和 CAM 工作，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平次绘。

　　技術(shù)水平與效益分析

　　當(dāng)前國外各大汽車公司已廣泛采用 CAD/CAM 集成技術(shù)進(jìn)行鑄造模具的設(shè)計(jì)和制造瘪阁。我國各大汽車廠自80年代中開始引進(jìn) CAD/CAM 技術(shù)，主要應(yīng)用于2維繪圖邮偎、 CAM 技術(shù)開始應(yīng)用管跺。 90年代初，國內(nèi)各主要汽車廠著手開展 CAD/CAM 的推廣應(yīng)用禾进，均已投入了大量的人力豁跑、物力、財(cái)力泻云，購入相應(yīng)的軟硬件設(shè)備艇拍， CAD/CAM 技術(shù)得到廣泛的推廣應(yīng)用。我們應(yīng)用可視化技術(shù)完成了發(fā)動(dòng)機(jī)氣道的3維設(shè)計(jì)宠纯，利用數(shù)字化技術(shù)完成氣道口與燃燒室的匹配淑倾，應(yīng)用 CAD/CAM 技術(shù)完成了發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋模具、排氣管芯盒及模具的3維設(shè)計(jì)涮饱，利用 CAM 原理和反求工程進(jìn)行水套的氣道壁設(shè)計(jì)绸廉，利用先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件在計(jì)算機(jī)里直接由產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模具，用裝配設(shè)計(jì)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)以保證模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量常择，利用先進(jìn)的 CAD/CAM 軟件完成模具的3維設(shè)計(jì)和 CAM 工作姨痊，驗(yàn)證了虛擬制造的可行性，使東風(fēng)汽車公司的產(chǎn)品開發(fā)和鑄造模具的設(shè)計(jì)制造達(dá)到了一個(gè)新的水平。

　　通過該項(xiàng)目的實(shí)施在較短的時(shí)間里完成缸蓋购狈、排氣管模具的CAD/CAM工作魂欺，加速了EQ1030輕型車的生產(chǎn)準(zhǔn)備，解決了EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)無鑄件的燃眉之急杂猾，為EQ491發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管生產(chǎn)線調(diào)試提供樣件虏绑。由于采用了新的氣道設(shè)計(jì)方法，CAD/CAM集成技術(shù)使模具的設(shè)計(jì)制造周期縮短了半年以上签子，設(shè)計(jì)質(zhì)量大大提高就壳，提高了氣道3維設(shè)計(jì)的效率，節(jié)省了大量的氣道試切費(fèi)用缺西。采用模具CAD/CAB技術(shù)涤伐、虛擬制造技術(shù)可直觀的在計(jì)算機(jī)上顯示出設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，這樣能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更改設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤缨称，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和模具生產(chǎn)的一次調(diào)試成功凝果，節(jié)約了大量的調(diào)試時(shí)間和費(fèi)用。

　　進(jìn)一步發(fā)展的設(shè)想

　　通過完成這兩個(gè)零件的鑄造模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)輔助制造睦尽，使我們在進(jìn)行鑄造模具的 CAD/CAM 方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)器净，對(duì)今后的工作，我們準(zhǔn)備進(jìn)一步做到：直接在計(jì)算里進(jìn)行零件的3維設(shè)計(jì)当凡，并由零件的3維模型設(shè)計(jì)分型線掌动、分型面，進(jìn)一步在計(jì)算機(jī)里直接完成模具的3維設(shè)計(jì)宁玫，根據(jù)模具的3維模型抽取砂芯的3維模型粗恢，進(jìn)而得到鑄件的3維模型用以檢驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)的質(zhì)量，最終完成模具數(shù)控編程欧瘪、加工模擬眷射。實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)制造的無紙化。

　　也就是實(shí)現(xiàn)在鑄造模具的設(shè)計(jì)制造過程中應(yīng)用 CAD/CAM 集成技術(shù)佛掖、虛擬制造技術(shù)只逐。提高模具設(shè)計(jì)制造水平和質(zhì)量，加速模具設(shè)計(jì)制造速度虚蹋，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期荞亩，實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)制造質(zhì)的飛躍。

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