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塑料外壳模具设计的数控加工

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【摘要】

现代模具设计过程中,最常用的实际上就是利用先进软件来设计产品的三维图形,然后对其设计结构进行分析和加工,本文主要分析塑料外壳注射模具设计,并且进行数控加工,合理分析加工步骤和工艺。

【关键词】

塑料外壳;模具设计;数控加工

现代模具设计过程中,依据产品特点来设计模具,从而确定模具设计的分模面、模具型腔,建立模具的工程图、实体图,依据产品模具型腔实际特点来实施模具数控加工,以此来进行数控编程以及加工。基于此的模具设计方式是未来发展的必然趋势,是简单化复杂模具生产的数控自动化生产方式,利用CAD/CAM软件来设计模具以及数控加工编程,对加工进行模拟仿真,从而有效提高生产效率和加工精度。

1分析产品和模具结构

一材料为ABS的塑料外壳,0.5%的收缩率。拥有比较复杂的塑料外壳形状,全部由复杂曲面构成,曲面之间比较小的圆角半径,并且圆滑过度,R0.5mm是最小圆弧半径。塑料顶部存在台阶孔,两端拥有两个小缺口,侧壁存在大的缺口,设计的时候动模存在很多加强筋,在交汇点的位置合理设计四个螺纹孔,五个加强柱,是设计过程中最重要,也是最难的部分。

2分析模具结构

设计塑料外壳模具,塑件外形尺寸是31.5×14.5×11.5mm,从经济、加工、注射等多方面进行综合分析,对称分布设计一个模型四个腔,塑件外表面内凹位置合理设计浇口,进行装配的时候,需要合理的贴上标签,不会对塑件外观造成影响,以点浇口的方式进行设计。合理使用模具的标准模架,高性能模具钢型芯,相对复杂的塑件结构,分型的时候需要分析很多问题,在塑件成型位置应该合理摆放,以便于能够进行脱模,光滑外表面在模具设计的过程中应设计成上模成型;分型线确定上下模,所有内部圆角和外表面过渡相交的位置,利用数条加强筋、五个加强柱、四个螺钉孔设计成下模成型[1]。设计模具的过程中,最困难的就是塑件两端两孔成型,主要应用结构是斜导柱滑块抽芯。为了简化结构,确保可以可靠稳定运行抽芯结构,合理应用整体抽芯滑块[2]。为了不影响塑件外观,在设计上模和滑块分型的时候,需要在两侧圆角过度位置以及两孔外形曲面上设计抽芯滑块。设计上模型腔两端的时候,合理加入不规则枕位,也就是说常开缺口的外壳塑件边缘,对于各种配件进行安装,为了可以提高模具整体强度,在更改分型面以后出现的枕状就是枕位。在设计相互配合的枕位和抽芯滑块时,抽芯滑块和下模型芯中存在矩形滑动导轨,确保可以稳定运行抽芯结构。

3分析下模以及相关工艺

设计模具的过程中,主体分型面实际上是平面,对应上模XY轴方向中心位置就是图形坐标原点,Z方向分型面尺寸是0。为了保证可以顺利进行下模成型内表面塑件的脱模,在下模型芯位置设计模具顶出结构,从以下方面分析设计难点:一是,下模型芯毛坯实际上属于标准立方体,存在比较大的加工余量,以及比较大的零件体积,钢材质硬的模具,加工过程中切削力大、加工时间长,比较多的耗损刀具,油压台钳装夹的应用,可以确保稳定的进行加工[3]。二是,下模是凹凸交错的,存在复杂的形状。进行粗加工的时候,首先应用镶合金刀粒的大刀,粗加工工艺是曲面挖槽刀路,预留0.35mm的余量,然后在进行细加工的时候应用等高外形刀路,余量是0.2mm。2D挖槽刀路对分型面等平面进行精加工,小直径合金铣刀对关键部位实施精加工。三是,设计下模的时候,存在一些很难进行加工的复杂架构,型腔曲面相交尖角,不可以进行直接加工,加工的时候需要进行铜电极电火花加工。下模加工的时候,为了有效降低加工余量,需要半精加工相关位置。四是,下模成型的时候,数条加强筋、五根加强柱、四个螺钉孔不能进行直接安装,需要合理应用铜电极电火花加工方式。对下模芯进行设计的时候,为了保障不出现刀具铲刀以及增加设计加工效率,必须修补好加工部位。五是,一般使用T型铣刀来设计下模上的抽芯滑块导轨,加工的时候应用普通铣刀,预留0.1mm余量。人工修磨待装配型芯滑块,在普通铣刀上加工型腔滑块。六是,直接精加工下模型芯主体曲面符合相关尺寸需求,合理应用曲面平行铣削,人工抛光处理。实际设计模具的过程需要符合结构特征,合理绘制边界和曲线[4]。

4分析抽芯滑块结构和工艺

设计抽芯成型滑块的时候,外壳两侧两通孔需要在塑件表面形成分型线。滑块加工的时候,使用高性能模具钢,此时需要利用通用设备(铣、平面磨)来对标准毛坯进行加工,并且对滑槽部位进行导出,下模导滑轨道和相关部位相互配合,预留0.1mm余量,装配模具的时候,进行人工修磨,保证可以顺畅进行抽芯导滑。装配滑块上斜导柱孔、导滑槽、楔紧斜面的时候,需要合理应用普通铣床。抽芯滑块加工的过程中,主要需要应用台钳装夹工件,粗加工时使用三维曲面挖槽刀路,精加工抽芯凸台曲面时应用等高外形铣削刀路,精加工抽芯曲面时使用曲面平行铣削刀路[5]。

5结语

综上,随着科学技术不断发展,CAD技术越来越普及,为了提高模具加工精度、加工质量以及生产效率,模具加工生产的重要部分就是模具模仁的设计和数控加工,确定模具型腔的时候需要依据产品3D模型,绘制3D特性,模拟加工步骤,可以在一定程度上提高模具设计加工的生产效率。

参考文献:

[1]吴光明.塑料半圆外壳的模具设计和数控加工[J].CAD/CAM与制造业信息化,2012(9).

[2]杨飞,高东强,闫媛媛等.逆向工程技术在塑料模具设计中的应用[J].塑料工业,2013,41(8).

[3]任长春,窦宝林,秦勇等.浇口偏置笔记本电脑外壳注塑模设计[J].工程塑料应用,2012,40(8).

[4]李辉,尹甜甜,杨永顺等.车载电视外壳注塑模具设计[J].塑料工业,2015,43(6).

[5]赵亚穷,王波,冯跃战等.水表外壳上盖注塑模具设计[J].塑料工业,2012,40(6).

作者:黄立东 周小蓉 单位:湖南机电职业技术学院

塑料外壳模具设计的数控加工责任编辑:杨雪    阅读:人次