摘要：通過分析攪拌車用橡膠球閥零件及其成型模腔結構，對其上下模腔工作部分進行了設計，并詳細介紹了用MasterCAM軟件實現其上下模腔分型構建的具體方法。一、橡膠球閥零件及其成型模結構分析
如圖1所示為攪拌車用橡膠球閥零件，其膠體球面中心與鐵芯支架軸心線間有一偏心量，當其繞鐵芯支架軸線擺轉時利用其偏心距逐漸改變閥口大小，從而實現閥門的啟閉及流量控制。該零件具有鐵芯支架的嵌件，通過外包覆橡膠材質而制成，需要使用壓膠模來成型。一般來說，上下成型模腔只需要根據成型零件的3D模型，在考慮收縮率后從選定的分型面處上下分模即可得到，但對于該橡膠球閥零件的壓膠成型來說，其模腔結構還需考慮嵌件的放置以及容納松散橡膠顆粒的儲料腔，并應設置壓膠成型時能容納多余廢料并易于割離的溢料槽。成型前先將鐵芯放置在下模腔中，留出需包覆橡膠的空腔，然后往模腔及儲料腔內填滿足量的橡膠顆粒，加熱至成型溫度后再放入上模，在壓膠設備的作用下，上模導向孔沿導柱漸漸下行合模，橡膠在溫度和壓力下熔融流動而充填滿模腔空間，多余的橡膠則溢流到預設的溢料槽中，待橡膠固化定型后可開模取出制品，將溢料飛邊連結的多余廢料割離即可得到符合要求的零件。

圖1 橡膠球閥零件
圖2為該橡膠球閥成型模的下模腔結構，其模腔工作部分由球閥零件主體分模得到，分模面開設在球體部分**截面處，旁側加料容腔與模腔主體沿零件型面的接合部拓展，溢料槽開在結合部附近，既可避免溢料飛邊影響主體表面的質量，也便于后續溢料飛邊的去除。鐵芯支架靠兩側軸頸支撐定位而放置在下模中，為方便加工配作和修磨，其支撐端采用鑲塊結構，在模腔零件上只要開設鑲塊安裝槽即可。

圖2 球閥成型的下模腔
二、下模零件工作容腔的CAD建模
下模的模腔主體由球閥零件主體分模得到，因此可先構建出球閥主體，然后對矩形塊狀下模板進行除料切割，在MasterCAM中可通過布爾求差計算得出。
1.球閥主體的3D建模
球閥主體部分應不包含上模成型結構部分，是不需作完全切割成型的中間形狀。只要在YZ截面上構建出如圖3所示基礎線框架，包括主球體截面線1、筋肋輪廓線2、切割修補線3、支承軸圓截面4等，然后通過拉伸、旋轉增除料等方法構建出球閥主體模型。其建模過程為：

圖3 基本線架結構
（1）將主球體截面線框1繞回轉軸線旋轉生成實體；
（2）將筋肋輪廓線框2增加凸緣雙向拉伸得到兩邊的側筋；
（3）然后再用切割修補線框3旋轉切割已生成的實體，將側筋底部割成球面并與球體接續；
（4）接著再用圓截面線4增加凸緣雙向拉伸，與側筋平齊，如圖4所示；

圖4 球閥主體的3D建模過程
（5）**對側筋各接合面按轉角半徑要求進行倒圓處理，則球閥主體構建完成。
2.下模工作容腔的3D建模
構建下模工作容腔之前，應在球閥主體上添加儲料腔的凸形部分。
（1）將儲料腔截面線以雙向增料拉伸，拉伸總長170.5；
（2）在兩側構建10°的三角形截面線，并對主體作雙向貫穿的除料切割，得到一凸形整體；
（3）按模板尺寸構建出矩形實體，將上述凸形整體以對應的位置關系放置，通過布爾求差運算，即可得到與凸形相配的凹形下模工作容腔，建模過程如圖5所示。

圖5 下模工作容腔的3D構建
三、上模工作部分的CAD建模
按照壓膠模具成型的工作原理，上、下模工作部分之間所形成的容腔就是零件產品，當下模構建完成后，只需放入構建好的橡膠球閥零件模型，則上模工作部分即可通過三者間的布爾運算快捷地構建出來。
橡膠球閥零件可在上述圖4建模完成的基礎上接著進行上部3D結構的構建，如圖6所示，先在YZ截面上構建線框輪廓5后做雙向貫穿除料切割，然后在XZ截面上構建線框輪廓6再做雙向貫穿除料切割，**對各接合面按圓角半徑要求進行倒圓處理即可。

圖6 球閥零件的最終建模
從方便模具制造與修配的角度出發，宜將上模工作部分設計成矩形鑲塊結構。為此，可在下模實體模型中合并匯入球閥零件，調整好位置后先進行布爾求并操作；然后構建出上模鑲塊的矩形框體，將其與求并后的下模再做布爾求差計算，差算的結果即為上模工作部分。其建模求算過程如圖7所示。

圖7 上模鑲塊工作部分的CAD建模
四、結束語
對類似這樣由型腔模成型的零件而言，由于其成型模腔與零件主體結構呈凹凸相配關系，因此均可在完成某一零件主體結構造型后通過布爾運算分型求算得到另一半模型結構，這對于那些沒有明確的幾何構建關系，難以采用基本建模功能獨立構建出來的3D局部結構是行之**的處理方法。雖然很多CAD軟件都提供了非常便利的上下模腔分模功能，其原理也都大同小異，但模腔工作部分的造型還必須根據模具結構特征以及考慮其加工便利性，進行必要的局部結構調整。只有通過這種基于原理性的建模過程操作，才可在后續3D建模過程中更好地把握特征構建的先后順序，理清邏輯關系，確保建模過程順利。
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