郭陽(yáng)，成立

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院精密制造工程系，江蘇蘇州215104）

1 引言

如圖1所示，塑件上具有與開(kāi)模方向不同的側(cè)凹或側(cè)孔時(shí)會(huì)阻礙模具脫模，必須將側(cè)凹或側(cè)孔的成型零件做成活動(dòng)型芯滑塊或活動(dòng)型腔滑塊，模具工作時(shí)由側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊（slider）合模和開(kāi)模，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)凹或側(cè)孔的局部成型。圖2所示零件是用于工業(yè)濕度計(jì)上蓋的散熱側(cè)孔與側(cè)凹的成型滑塊，其結(jié)構(gòu)是根據(jù)塑件側(cè)邊結(jié)構(gòu)特征自行設(shè)計(jì)的。

圖1 工業(yè)濕度計(jì)上蓋散熱側(cè)孔與側(cè)凹

圖2 散熱側(cè)孔和側(cè)凹的成型滑塊

2 加工工藝分析

該工業(yè)濕度計(jì)市場(chǎng)需求量較大，某公司預(yù)開(kāi)發(fā)該濕度計(jì)上蓋注射模5副，模具交貨期為15個(gè)工作日。

（1）結(jié)構(gòu)分析。

滑塊零件如圖3所示，其結(jié)構(gòu)主要由底部臺(tái)階、右側(cè)斜錐面、斜導(dǎo)柱孔、彈簧孔和成型滑塊頭組成。底部臺(tái)階是模具合模和開(kāi)模時(shí)用于在滑槽內(nèi)滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，右側(cè)斜錐面是合模后由楔緊塊壓緊該斜面對(duì)滑塊進(jìn)行限位用的結(jié)構(gòu)，斜導(dǎo)柱孔是合模和開(kāi)模時(shí)用于滑塊側(cè)向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，彈簧孔內(nèi)安裝彈簧輔助滑塊開(kāi)模，避免滑塊由于重力回位導(dǎo)致撞模的結(jié)構(gòu)，成型滑塊頭是為了工業(yè)濕度計(jì)上蓋側(cè)面散熱結(jié)構(gòu)成型用的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和功用分析，該滑塊結(jié)構(gòu)屬于較復(fù)雜零件。滑塊頭凸臺(tái)間距結(jié)構(gòu)狹窄，且具有拔模斜度，加工難度要求較高；零件需要多面加工，考慮機(jī)床使用的經(jīng)濟(jì)性，加工時(shí)多次裝夾需合理選擇加工基準(zhǔn)，以保證零件位置精度。

圖3 滑塊零件圖

（2）毛坯材料分析。

滑塊常用的材料有T8、T10、P20、45鋼等，具有較高的硬度和耐磨性。綜合考慮，本例滑塊零件選用45鋼材料，硬度為43HRC，選擇毛坯尺寸為70×45×40mm加工對(duì)象。

（3）精度及技術(shù)要求。

圖3中，該滑塊零件的形位公差共有2處，要求均較高。其中，滑塊頂面、臺(tái)階面與底面有平行度要求，平行度公差要求在0.03mm以內(nèi)?；瑝K頭底面與滑塊頭側(cè)平面有垂直度要求，垂直度公差要求在0.03mm以內(nèi)?；瑝K底部臺(tái)階是滑塊運(yùn)動(dòng)的重要工作面，其寬度尺寸為420-0.02mm，高度尺寸為70-0.05mm，表面粗糙度值要求為Ra1.6μm；模具安裝時(shí)滑塊頭部與型芯側(cè)壁距離要求為19.3+0.050mm，滑塊頭底面與型芯分型面有配合要求，不能漏膠，其高度尺寸要求為17+0.020mm，精度要求較高；零件其余尺寸未注公差，表面粗糙度值Ra3.2μm。總體而言，零件加工要求較高。

（4）加工方案分析。

根據(jù)零件圖樣分析，該滑塊零件需經(jīng)過(guò)下料、銑削、磨削、線割、CNC加工等工序，所用到的設(shè)備有普通銑床、磨床、慢走絲線切割機(jī)床、高速加工中心和鉗工修配工具等。明確各工序內(nèi)容及設(shè)備型號(hào)等，制定滑塊零件的加工工藝過(guò)程卡如表1所示。

表1 滑塊零件加工工藝過(guò)程卡

3 高速銑削加工工序

（1）設(shè)備選擇。

如圖4所示滑塊零件在數(shù)控銑削加工前已完成的半成品零件。坯料平面已經(jīng)過(guò)磨削加工，斜面和圓角已經(jīng)過(guò)線割加工，在此精坯基礎(chǔ)上采用CNC數(shù)控銑削加工方式完成滑塊的斜導(dǎo)柱孔、底部臺(tái)階、滑塊頭特征及彈簧孔加工。本工序采用圖5所示的Mazak UCN530CL高速加工中心機(jī)床來(lái)完成滑塊零件的加工，機(jī)床精度較高。

圖4 滑塊CNC加工前坯料零件圖及實(shí)物圖

圖5 Mazak高速加工中心

（2）夾具選擇。

該長(zhǎng)方體滑塊坯料，形狀較規(guī)則、尺寸不大，故選擇圖6所示鉗口寬度為125mm的機(jī)用平口鉗進(jìn)行裝夾。使用前需在機(jī)床上校正平口鉗的定位精度。Mazak UCN530CL加工中心為三軸三聯(lián)動(dòng)設(shè)備，故加工滑塊斜導(dǎo)柱孔時(shí)需配置角度墊塊，如圖7所示為自制的多功能角度墊塊。

圖6 機(jī)用平口鉗

圖7 角度墊塊

（3）刀具選擇。

滑塊零件加工精度和表面粗糙度要求較高，選擇如圖8所示硬質(zhì)合金涂層銑刀，具有較高的硬度和耐磨性?？傮w刀具選用規(guī)劃為：滑塊底部臺(tái)階及滑塊頭粗加工選擇φ12mm硬質(zhì)合金立銑刀；彈簧孔和滑塊頭特征部位底平面加工選擇φ8mm硬質(zhì)合金立銑刀；滑塊頭特征部位二次粗加工選擇φ2mm硬質(zhì)合金立銑刀，精加工采用φ2mm硬質(zhì)合金球頭銑刀；斜導(dǎo)柱孔加工采用中心鉆及φ11mm高速鋼麻花鉆。

圖8 硬質(zhì)合金涂層銑刀

（4）加工工藝安排。

該滑塊零件加工件數(shù)少，屬于單件生產(chǎn)。根據(jù)零件的加工特征需3次裝夾，每次定位裝夾均需準(zhǔn)確可靠，否則會(huì)影響滑塊在模具中的工作性能。坯料的3次裝夾思路如下：

第一次裝夾，將滑塊精坯放置于墊塊角度13°斜面上（見(jiàn)圖9），借助角度墊塊將滑塊坯料傾斜后完成斜導(dǎo)柱孔的加工；第二次裝夾，借助平行墊塊定位（見(jiàn)圖10），完成滑塊底部臺(tái)階的加工；第三次裝夾，借助平行墊塊定位（見(jiàn)圖11），完成滑塊頭的加工。工業(yè)濕度計(jì)上蓋注射模散熱孔成型滑塊數(shù)控加工工卡如表2所示。

圖9 以角度墊塊13°斜面定位裝夾

圖10 以平行墊塊立置定位裝夾

圖11 平行墊塊臥位定位裝夾

表2 滑塊零件CNC數(shù)控加工工藝卡

（續(xù)表2）

（5）加工要點(diǎn)。

為保證順利加工出合格的滑塊，高速銑削加工工序中需要注意以下幾個(gè)方面：第一，CNC加工前需對(duì)精坯進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)入高速銑削加工工序；第二，鉆斜導(dǎo)柱孔時(shí)以角度墊塊的13°斜面進(jìn)行定位裝夾（見(jiàn)圖9），墊塊的右側(cè)勾頭臺(tái)階需露出平口鉗鉗口一段距離，以方便尋邊器X向?qū)Φ叮ㄒ?jiàn)圖12）；第三，鉆斜導(dǎo)柱孔時(shí)因其頂部鉆削面為斜面，鉆削時(shí)因受力不均易引起鉆頭偏斜，有鉆偏或鉆頭折斷的風(fēng)險(xiǎn)，因此可先銑出落刀孔后點(diǎn)中心孔再鉆孔；第四，銑滑塊底部臺(tái)階時(shí)將平行墊塊側(cè)立放置后定位裝夾（見(jiàn)圖10），滑塊露出鉗口的高度需足夠，以滿足滑塊臺(tái)階的銑削高度；第五，銑削滑塊頭時(shí)將平行墊塊平臥后定位（見(jiàn)圖11），因滑塊底部與墊塊接觸面較窄易發(fā)生傾斜造成定位不準(zhǔn)，因而用平行墊塊粗定位后，需對(duì)滑塊頭頂部平面進(jìn)行精定位打表校正；第六，CAM自動(dòng)編程中，需根據(jù)加工各部位選擇合適的加工方式，依據(jù)工件材料、刀具材料、刀具規(guī)格大小以及加工階段來(lái)選用合理的切削參數(shù)來(lái)加工，以獲得合格的零件；第七，滑塊頭精銑加工后，滑塊頭半圓弧面和側(cè)平面（見(jiàn)圖13）需保證配合精確以防止漏膠，需采用紅丹進(jìn)行配合檢驗(yàn)，若未達(dá)到配合要求需補(bǔ)償加工直至符合要求；第八，加工彈簧孔時(shí)，根據(jù)使用要求，加工出平底孔，且孔深尺寸符合加工要求，避免孔過(guò)深減小彈簧壓縮力大小而影響滑塊的復(fù)位運(yùn)動(dòng)。

圖12 滑塊以角度墊塊13°斜面定位

圖13 滑塊封膠弧面和側(cè)平面

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)零件的加工而言，為提高其在模具裝配中的精度，需通過(guò)細(xì)致的加工工藝分析后編制出合理的加工方案，熟練應(yīng)用CAM軟件編制高速銑削加工用數(shù)控程序，特別強(qiáng)調(diào)的是針對(duì)可能存在的技術(shù)要點(diǎn)，需要作出提前的預(yù)估和判斷，并能提出解決的措施。加工過(guò)程中及完成后都需對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)工藝方案進(jìn)行總結(jié)、進(jìn)一步優(yōu)化等。