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        注射模斜頂孔加工工藝設(shè)計(jì)與改進(jìn)

        2021-06-07 01:45:46馬云鵬孫宇晨丁友生任長(zhǎng)春
        模具制造 2021年4期
        關(guān)鍵詞:斜頂斜孔斜度

        馬云鵬,孫宇晨,丁友生,任長(zhǎng)春

        (南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇南京 210023)

        1 引言

        隨著我國(guó)制造業(yè)水平的不斷提高,傳統(tǒng)機(jī)械加工格局發(fā)生了深刻的變化,特別是CAD/CAM/CAE等技術(shù)迅速普及,這些技術(shù)的應(yīng)用將使得原本復(fù)雜難以操控的工藝大大簡(jiǎn)化,從而使生產(chǎn)效率得到提高,成本大為下降。注射模的制造較為復(fù)雜,主要原因首先是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,再就是裝配、運(yùn)動(dòng)要求較高,還有流動(dòng)成型等,因此對(duì)于注射模的制造工藝深入探究顯得尤為重要,這里主要針對(duì)一典型注射模斜頂部分的加工工藝進(jìn)行分析與優(yōu)化設(shè)計(jì),旨在提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

        2 結(jié)構(gòu)分析

        該注射模總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,型號(hào)為CI2020-A50B50C70,設(shè)計(jì)過程在這里略去,頂出采用司筒頂桿,雙滑塊結(jié)構(gòu),斜頂孔采用標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)方孔設(shè)計(jì),如圖1為其主要結(jié)構(gòu)。本文主要針對(duì)其斜頂孔部分的加工工藝進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)及改進(jìn),斜頂原理如圖2所示。傳統(tǒng)加工可采用慢走絲線切割、電火花加工或其它一些特種方法,特點(diǎn)是:尺寸穩(wěn)定、加工精度好,但設(shè)備昂貴、加工成本高及效率低,這對(duì)中小型模具廠是難以承受的,因此這里仍然采用快走絲線切割,快走絲線切割加工精度可達(dá)IT6級(jí),表面粗糙度值可達(dá)Ra6.3μm,如能控制好,完全可達(dá)到模具加工、裝配及生產(chǎn)之要求。

        模具型腔坯料為110×110×40mm方料,要求在相應(yīng)位置有一斜導(dǎo)孔(此處為方孔,斜度8°),工藝難點(diǎn)在于其方孔和底面有個(gè)8°的傾角如圖3所示,以目前模具廠常用的加工方法基本采用線切割,而在線切割時(shí)必須解決兩個(gè)工藝問題。

        圖1 注射模整體結(jié)構(gòu)

        圖2 斜頂2D結(jié)構(gòu)

        圖3 模具型腔坯料斜頂方孔及斜頂

        (1)穿絲孔必須和斜孔的方向一致,如果采用鉆床加工很難保證孔的方向和位置的準(zhǔn)確性,這必然會(huì)產(chǎn)生較大的積累誤差。

        (2)理論上講快走絲線切割機(jī)是能夠加工斜孔的,即通過U、V軸(3~4軸)的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜度的補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn),但是必須手動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償量。如圖4所示,由于H1、β已知,根據(jù)三角函數(shù)公式a=H1×tanβ、b=H3×tanβ計(jì)算出下導(dǎo)輪中心偏移到O1位置,上導(dǎo)輪中心偏移到O2位置,即為了保證加工錐度β,X軸在原編程面坐標(biāo)值基礎(chǔ)上實(shí)際位移到O1處;U軸在原編程面坐標(biāo)值基礎(chǔ)上實(shí)際位移到O2處。目前市面上絕大多數(shù)快走絲U、V軸的精確度和穩(wěn)定性都比較差,同時(shí)在加工斜度時(shí)基準(zhǔn)位置也很難精確找正,實(shí)際上U、V軸聯(lián)動(dòng)加工的精度并不高,達(dá)不到實(shí)際使用要求。

        圖4 線切割錐度加工

        綜上所述,工藝問題的關(guān)鍵在于穿絲孔的加工精度和斜孔加工的基本方法要得到解決,否則無法保證斜頂?shù)恼E浜虾瓦\(yùn)動(dòng),使模具質(zhì)量下降甚至達(dá)不到使用要求。

        3 斜頂孔加工工藝設(shè)計(jì)與改進(jìn)

        第一步為保證加工的精度及工藝的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)了一套線切割專用夾具,如圖5所示,其中采用了“線切割斜墊鐵”,斜墊鐵底面與裝夾平面為8°傾角,斜頂孔與斜墊鐵底面垂直,線切割時(shí)斜墊鐵置于工作臺(tái)上,校正鉬絲垂直度即可。模仁鑲塊為一方鐵六面均磨削有較高精度(IT6以上,粗糙度值可達(dá)Ra0.8μm),也就是只要斜墊鐵及線切割機(jī)精度足夠即可保證斜度達(dá)到要求。

        因此在工藝過程中獲得合格的斜墊鐵就顯得尤為重要,其一斜墊鐵為非標(biāo)件必須自行設(shè)計(jì)加工;其二不同的模具工件尺寸及角度不盡相同。通過大量分析及實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)可先在模具CAD(Computer Aided Design)系統(tǒng)根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)斜墊鐵,這個(gè)環(huán)節(jié)在模具設(shè)計(jì)的過程中即可完成(或者模具設(shè)計(jì)后再補(bǔ)充設(shè)計(jì)),后用線切割加工斜墊鐵,圖6所示為斜墊鐵加工圖檔(CAD直接導(dǎo)入線切割加工系統(tǒng)如:CAXA、AUTOCUT等)及加工后的實(shí)物,檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)斜度尺寸完全合格且誤差較小。

        第二步的關(guān)鍵問題是提高斜孔位置度(孔位的準(zhǔn)確性),在這里為了兼顧加工精度和效率,采用劃線投影法??孜坏某叽鐢?shù)據(jù)可通過計(jì)算或在CAD系統(tǒng)中獲取均可,如圖7所示(本例L=19.57mm),通過劃線找正穿絲孔,然后使用斜墊鐵安裝在電火花穿孔機(jī)上打一φ1mm孔,在此要注意,穿絲孔不可用臺(tái)式鉆床加工,原因是臺(tái)式鉆床加工精度較低(位置不準(zhǔn))還有此處為斜孔鉆孔時(shí)很易把孔引偏,而電火花穿孔機(jī)在加工時(shí)沒有切削力的限制,只需劃線和對(duì)刀精確即可達(dá)到要求,再將整個(gè)工裝及工件裝在快走絲線切割機(jī)上穿入鉬絲,后使用投影法精確定位,確認(rèn)無誤后即可完成加工。

        4 結(jié)論

        本例完成了斜頂孔的加工工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化(模具加工的其余部分在這里略去)發(fā)現(xiàn)雖然斜頂及斜頂孔的加工難度比較大,但只要工藝合理并不斷優(yōu)化和改進(jìn),就可以加工出較為理想的產(chǎn)品,圖8所示為鑲塊與夾具裝配實(shí)物樣件,最終完成了整副模具的裝配并進(jìn)行了生產(chǎn)證明此工藝可行。

        圖5 在線切割加工中的斜墊鐵結(jié)構(gòu)

        圖6 斜墊鐵二維及實(shí)物

        圖7 CAD系統(tǒng)中孔位

        圖8 鑲塊與最終加工實(shí)物

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