改造者：錢春華 錢楊林

典型注塑后模數(shù)控加工成本和質(zhì)量控制研究

改造者：錢春華 錢楊林

本文通過對(duì)典型的注塑后模合理性分析、數(shù)控加工方法和工藝的研究表明，采用合理的模具結(jié)構(gòu)、加工工藝和參數(shù)取值，輔以CAD、CAM、CNC數(shù)控加工制造方式，可降低生產(chǎn)成本，提高模具的加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。同時(shí)根據(jù)典型的注塑后模的加工特點(diǎn)，利用UG軟件進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)改變，優(yōu)化數(shù)控加工工藝設(shè)置和編程參數(shù)，達(dá)到降低成本、提高模具的加工質(zhì)量和加工效率的目的。

我國是電子產(chǎn)品制造業(yè)大國，而電子產(chǎn)品外殼大多是塑料制，對(duì)注塑后模的數(shù)控加工成本和質(zhì)量控制研究很有必要，特別是枕位、模鎖、止口、碰穿面余量取值，以及為降低成本改變?cè)＞咴O(shè)計(jì)，對(duì)費(fèi)時(shí)或不能加工部位處理技巧等，論文庫中對(duì)這些方面作全面論述的論文幾乎沒有。本文以我在工廠做的單放機(jī)外殼塑料模具的后模為例，詳盡地論述了其數(shù)控加工如何利用改變?cè)O(shè)計(jì)、工藝和編程來控制成本和質(zhì)量。此后模有枕位、模鎖、止口、碰穿面，具有典型性。掌握此類后模的數(shù)控加工工藝和編程，對(duì)相關(guān)工廠具有一定的技術(shù)指導(dǎo)意義，有利于其產(chǎn)品質(zhì)量和效益提升。

原圖的合理性分析

打開如圖1所示典型的注塑后模：其具有枕位、模鎖、止口、碰穿面。從成本和加工質(zhì)量方面，先對(duì)原圖形的合理性進(jìn)行分析處理。上部四角沉孔中的內(nèi)圓柱和上部平面上兩排圓柱直徑為3mm，這些最好采用鑲針處理。因這些圓柱較小，在模具無數(shù)次開、合模后，會(huì)出現(xiàn)損壞情況，采用鑲針處理，修模時(shí)只要更換鑲針即可。分模面前面的薄壁長條，也建議采用鑲件處理。因其較薄，數(shù)控加工不便，同時(shí)無數(shù)開、合模后，也會(huì)出現(xiàn)損壞情況，采用鑲件處理，修模只要更換鑲件即可。這樣大大提高了修模效率和模具壽命。修正后的后模如圖2。

工藝分析和參數(shù)取法

標(biāo)準(zhǔn)毛坯150X120X55（即六面已平磨光整）。材料為鋼（瑞典一勝百IMPAX718S），預(yù)硬至HB290-330，相當(dāng)于P20改良型。工藝安排：（1）型腔銑粗加工，用D16R0.8帶刀粒飛刀，側(cè)余量0.35mm，底余量0.2mm。如圖3。（2）水平面光刀。用D16R0.8帶刀粒飛刀（但要換新刀?；虬训读＾D(zhuǎn)到新刃），側(cè)余量0.4mm，底余量0mm。碰穿位沒留余量，因前模已留。如前模沒留，則后模碰穿位留0.04～0.10 mm。以便配模。如圖4。（3）清角，即二次粗加工。用直徑約為前面粗加工刀具一半大小的合金刀D8平底刀，針對(duì)前面開粗刀路未加工之處重點(diǎn)二次開粗，留更多一點(diǎn)側(cè)余量0.4mm（因刀小會(huì)彈刀），底余量0.2mm。如圖5。（4）三次粗加工。用直徑約為前面二次粗加工刀具一半大小的合金刀D4平底刀，針對(duì)前面所有開粗刀路未加工之處重點(diǎn)三次開粗，留更多一點(diǎn)側(cè)余量0.45mm（因刀小會(huì)彈刀），底余量0.2mm。如圖6。（5）用新合金平底刀D8，光整體側(cè)面，余量為0。如圖7。（6）分型面和膠位的平緩面進(jìn)一步光刀。用新合金球刀D8R4，余量為0。如圖8。（7）精加工清角，用新合金平底刀D4對(duì)后模各角落處進(jìn)行殘料清理，為后面銅公放電創(chuàng)造條件，留余量為0.02mm（因刀小會(huì)彈刀）。如果角落處留料過多，會(huì)導(dǎo)致銅公放電時(shí)損公。如圖9。（8）以上加工不到的部位，用電極放電加工清角。如圖10。

刀路編制過程（用UG數(shù)控編程）

圖1　未處理前后模

圖2　已處理后模

圖3　開粗刀路和開粗后效果

圖4　水平面光刀刀路和光刀后效果

（1）創(chuàng)建CAVITY_MILL（型腔銑）粗加工，選用D16R0.8帶刀粒飛刀，步距為70％D，每層切深為0.3mm，采用等距環(huán)切的走刀方式，切削順序深度優(yōu)先，以減少提刀。側(cè)余量0.35mm，底余量0.2mm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給率1500 mm/min。形成刀路如圖3。

（2）創(chuàng)建FACE_MILLING（面銑）精加工，選用D16R0.8帶刀粒飛刀（但要換新刀粒或把刀粒轉(zhuǎn)到新刃），步距為50％D，采用等距環(huán)切的走刀方式。側(cè)余量0.4mm，側(cè)余量弱大于粗加工時(shí)側(cè)面留料，以防光平面時(shí)刀具側(cè)刃與側(cè)面發(fā)生摩擦。底余量0mm，轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率1500 mm/min。形成刀路如圖4。

（3）創(chuàng)建ZLEVEL_PROFILE（等高外形銑）二次粗加工，選用D8硬質(zhì)合金平底刀，采用參考D16R0.8刀具，清其殘料方式運(yùn)算刀路。每層切深為0.25mm，轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給率1300 mm/min。形成刀路如圖5。

（4）創(chuàng)建ZLEVEL_PROFILE（等高外形銑）三次粗加工，選用D4硬質(zhì)合金平底刀，同理采用參考前一把D8平刀，清其殘料方式運(yùn)算刀路。每層切深為0.15mm，切削順序深度優(yōu)先，以減少提刀。側(cè)余量0.45mm，底余量0.2mm，轉(zhuǎn)速5500轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率800 mm/min。形成刀路如圖6。

（5）創(chuàng)建ZLEVEL_PROFILE（等高外形銑），用D8新合金平底刀，光整體側(cè)面，余量為0。每層切深為0.1mm，切削順序深度優(yōu)先，以減少提刀。轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率1300 mm/min。形成刀路如圖7。

（6）創(chuàng)建CONTOUR_AREA（曲面區(qū)域銑），用D8R4新合金球刀，對(duì)分型面和膠位面等平緩面光刀，余量為0。為提高光潔度，采用殘余高度為0.001mm的計(jì)算方式，生成刀路。轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率1300 mm/min。形成刀路如圖8。

圖5　清角二次粗加工刀路及清后效果

圖6　清角三次粗加工刀路及清后效果

圖7　光整體側(cè)面刀路及光后效果

圖8　球刀對(duì)平緩面光刀刀路及光后效果

圖9　小刀清根精加工刀路及清后效果

圖10　加工不到的死角銅公放電加工

（7）精加工清角，用D4新合金平底刀，創(chuàng)建ZLEVEL_PROFILE（等高外形銑），每層切深為0.05mm，切削順序深度優(yōu)先，以減少提刀。余量為0.02mm（因刀小會(huì)彈刀）。轉(zhuǎn)速5500轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率900 mm/min。形成刀路如圖9。

（8）以上加工不到的部位，用銅公放電加工。如圖10。

結(jié)語

以上通過對(duì)典型的注塑后模數(shù)控加工方法及工藝的研究，表明采用CAD、CAM、CNC數(shù)控加工的制造方式，可有效提高模具的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。同時(shí)根據(jù)典型注塑后模的加工特點(diǎn)，進(jìn)行合理的數(shù)控加工工藝設(shè)置和編程，采用優(yōu)化的NC程序提高模具的加工質(zhì)量，提高加工效率。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.17.031