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气缸头模具叶片电极设计加工新方法

更新日期:2007-07-25  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

一、摩托车发动机气缸头模具的特点 

   气缸头是摩托车发动机的一个非常重要的关键零件,其作用是形成气缸的工作容积和为活塞运动导向,在高温、高压、润滑不良、交变载荷和腐蚀等条件下工作。为增加冷却面积,保证散热充分,在其外表面铸有许多散热片,并有大量的支撑筋。叶片、筋等在模具上就形成小的深而复杂凹槽,无法用刀具切削加工,必须制作电极用电火花加工来成型。因此,电火花加工在气缸头模具制造中有重要的作用。 

   散热叶片特点是环绕气缸头四周、量大(5~14片不等)、厚度较小(3mm左右)、片间距较小(10~12mm)。模具结构采取三向抽芯。每个模具型芯有大量的深槽。三向抽芯的主要部分采取数控机床或线切割加工出基本形状,而刀具加工不到的位置采取电火花最终成形。我们采取CAD/CAM/NC加工集成技术,用UG软件作为产品和模具设计、数控编程的平台,以HV45加工中心作为主要的加工手段加工模具型面和叶片电极,采用北京阿奇电火花机床加工叶片沟槽。下面介绍散热叶片电极设计与加工方法。  字串9

二、叶片电极传统的设计加工方法 

   我们以XX90气缸头为例。为保证散热充分,该气缸头共有6片散热叶片,片间隔12mm,其外边缘厚度为2mm,为脱模方便,必须加上拔模角。而各叶片外边缘距离中心远近不同,因此,叶片型面为变拔模角的曲面模型,拔模角从1°到3°不等。 

   模具采取三侧抽芯的分型结构,三侧抽芯均需电极。如果每个抽芯采用整体电极的话,只能用直径5mm以下而长度达100mm的细长刀具,根本无法切削。因此,通常采用单片电极组合的方法。第一个叶片的模具和电极模型中标号为1、2和3处是三个方向的抽芯,标号为11、22和33处为相对应的电极。每一个叶片需要三个电极,6个散热叶片的XX90气缸头模具就需要18块电极,同理,有12个散热叶片的XX250的气缸头需要36块电极。 

   制造时为加工方便,通常采取同样形状大小的毛坯。先锻造18个相同的长方体毛坯,铣削毛坯六面,保证厚度12mm,每个毛坯钻铰两个直径相等位置一致的定位安装孔。然后在UG中编制数控加工程序,在数控机床上分别加工每个叶片,最终将三个方向的各六片电极通过定位孔装夹形成三个电极组合,在电加工机床上分别加工不同的三个抽芯。  字串6

   设计编程时,XX90气缸头需要建立18个三维几何模型和18个毛坯模型,XX250气缸头需要36个三维几何模型和36个毛坯模型。每块叶片电极需要3个程序,仅XX90气缸头就有54个程序,数控编制和数控加工时间长,而且烦琐易出错。因此叶片电极的设计加工极大地影响了模具的加工周期和成本。 

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