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58 模具工业 2006年第 32卷第 6期 模 具 制 造 技 术 手机外壳注射模设计与数控仿真加工 姚坤弟 1,2, 辛勇 2 ( 1. 南昌航空工业学院,江西 南昌330034;2. 南昌大学,江西 南昌330000) 摘要: 在完成手机外壳注射模设计的基础上, 应用 MasterCAM 软件对模具型腔、 型芯进行了三维造型设 计及数控仿真加工, 该软件的应用使得模具设计和制造效率及质量大幅提高。 关键词: 注射模; MasterCAM; 三维造型; 数控仿真 中图分类号:TG659文献标识码: B文章编号: 1001- 2168( 2006) 06- 0058- 04 Design of injection mould and numerical control simulation manufacturing for mobile phone shell YAO Kun_di 1,2, XIN Yong 2 (1. NanchangInstitute of Aeronautical Technology, , Nanchang, Jiangxi 330034, China; 2. Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330000, China) Abstract: Design of injection mould for mobile phone shells was introduced. Then apply MasterCAM software to three_dimensional modelingand numerical control imitatingfor the mould cavityand core.Application of the software improves the efficiencyandqualityof the mould designingand manufacturing greatly. Keywords: injection mould; MasterCAM; three_dimensional modeling; numerical control simulation J .Kunststoffe,1998, 88( 10): 1795_1802. 2MICHAELI W.Mikrostrukturen in serie fertigenJ. Kunst_ stoffe,1999, 89( 9) : 80_82. 3 赵长汉. 感应加热原理与应用 M. 天津: 天津科技翻 译出版社, 1993. 1引言 以手机外壳为例, 设计手机外壳注射模, 并利用 MasterCAM软件中的 CAD模块对模具型腔、型芯进 行三维曲面造型, 然后根据模具型腔及型芯的曲面 特点, 拟定数控加工工艺, 输入加工参数, 利用 CAM 模块自动生成数控加工程序,并进行数控仿真加 工, 以上步骤是现代化模具设计的过程和趋势, 全 部设计过程均可在电脑上完成, 将大大提高模具的 加工精度和生产效率。 2手机外壳工艺性分析 图 1所示手机外壳, 材料为聚碳酸酯( PC) , 颜 图 1手机外壳塑件模型 色银白, 生产批量为中批量。其工艺性分析如下: ( 1) 塑件结构较复杂, 为一不封闭空心体, 尺寸 较小, 壁厚基本均匀, 尺寸精度一般, 过渡圆角半径 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 收稿日期: 2006- 01- 05。 作者简介: 姚坤弟( 1968- ) , 男, 江西南昌人, 工程师, 主要从事 数控加工的教学与研究工作, 地址: 江西南昌航空工业学院机械 系。(电话) 0791- 8204979, (电子信箱) ykd0827 yahoo. com。 59 模具工业 2006年第 32卷第 6期 较大, 约 7 mm, 且有约 40? 的斜度。 ( 2) 塑件最小厚度仅 0. 6 mm, 不利于成型。 ( 3) 材料流动性较差, 但不易分解。 ( 4) 表面硬度、 韧性较高。 ( 5) 易发生填充不良、 缩孔、 熔接痕等。 ( 6) 收缩率为 0. 5% 0. 8% 。 ( 7) 溢边值为 0. 06 0. 08mm, 高黏度。 根据上述分析设计了如图 2 所示的模具结构, 决定在工艺上采用高温高压注射方法, 以增加材料 的流动性, 降低内应力, 改善透明度。在模具设计和 制造方面, 尽可能减小浇注系统的料流阻力, 增大 脱模斜度, 保证推出机构均衡平稳。模具型腔表面 光滑, 并要注意排气。 3注射模三维造型与数控仿真加工 MasterCAM软件是美国 CNC Software 公司开发 的 PC 级 CADPCAM 系统,它集二维绘图、三维建 模、 曲面设计、 体素拼合、 刀具路径模拟、 数控仿真 等功能于一体, 对系统运行环境要求低。在此先利 用 MasterCAM 软件中的 CAD 模块对手机外壳注射 模进行三维曲面造型设计, 之后根据模具型腔及型 芯的曲面特点, 拟定数控加工工艺, 输入加工参数, 利用 MasterCAM 软件中的 CAM 模块自动生成数控 加工程序, 同时进行数控仿真加工。 3. 1型腔、 型芯的三维造型 任意开启一图层, 构图平面、视图平面均设为 TOP 平面, 设置好工作深度, 把( 0, 0) 点定位在手机 左下角, 按尺寸完成模具实体制作。手机按键在模 具上 表现为凸 出,在设 计时可选 Create Next Menu Ellipse 绘制 2个交叉的椭圆, 选择 Modify trim 修剪而获得按键的平面轮廓线。由于两边的按 键对称, 可选 Xform Mirror 命令来镜像前面所绘制 的按键,再在中间位置绘制 1 个椭圆形按键。选 Translate 命令,选中前面绘制的 3 个按键图形并确 定, 出现 Translate Direction 命令对话框, 选择两点间 式,在平移对话框中设定 Operation 选项为 Copy, Number of steps 为 3, 确定, 通过输入坐标定位得到 12 个手机基本按键, 再在基本键上方绘制不同的功 能键。 将视图转化为 side 视图, 用 Translate 命令移动 按键所在位置, 使它们处在手机上表面。 打开 Level, 设置 1个新的图层, 用 Extrude 命令拉伸出按键实 体。虽然各个按键不是连接在一起的, 但也可以同 时选择拉伸。选择 Chain, 然后选择全部按键同时拉 伸。选择时若方向不统一, 可以用 Reverse it 来改变 方向, 使其达到要求。设置完毕, 单击 Done, 出现 Extrude Chain 对话框, 选择 Extrude Operation, 按照默 认值 Create Body, 在拉伸距离输入 2, 按 Ok完成拉 伸。对按键进行倒角,选 Main Menu Solids Fillet 指令, 主菜单显示拾取实体图素菜单, 设置 Faces为 Y,Edges、Solids 为 N,然后拾取按键上表面,选 Done_Done 并设置 Radius 为 1, 生成倒圆角实体, 完成 按键造型设计。显示屏幕的设计亦可按上述步骤进 行。 模具型芯 CAD造型如图 3, 型腔造型与此相同。 3. 2刀具路径生成与数控仿真加工 MasterCAM 软件能够进行数控自动编程,但是 数控编程之前的加工工艺分析和规划必须由用户自 行完成。本模具型腔、型芯的加工可采用粗加工 半精加工 精加工 辅助加工的加工工艺。以粗加 工为例, 其刀具路径生成步骤如下: ! 在主功能区依 次单击 Toolpaths 和 Surface 命令; 在主功能区选择 粗加工; # 选择加工方式为平行铣削加工; 系统提 示区显示 Select Drive Surface, 则窗选整个手机, 在 主功能区选 Solids, 将 Surface 后的 Y改为 N, 用鼠标 单击屏幕中的注射模型芯,选取整个实体,点击 图 2模具结构 1. 动模座板2. 推板3. 垫块4. 推杆固定 板5. 推杆6. 导套7. 导套8. 销钉9. 定模座板10. 导柱11. 浇口凝料12. 浇口 套13. 塑件14. 凹模15. 冷却水道16. 凹模固定板17. 斜导柱18. 楔紧块19. 滑 块20. 螺母21. 双头螺栓22. 弹簧23. 挡块24. 凸模固定板25. 凸模 60 模具工业 2006年第 32卷第 6期 Done/ Done ;% 确定刀具参数及生成刀具路径。在 T ool Parameters 空白区域 单击鼠标右键,选 Get T ool From Library ,从刀库中直接选取 1 号圆头铣 刀,点击 Surface Parameters 标签,设置安全高度 Clearance 、退刀高度 Retract 、进给高度 Feed 等参数 。点击平行铣削粗加工参数, 设置好最大步距,如图 4 。点击确定和主菜单中的 Done , 完成刀具路径生成 ,在工作区中出现曲面铣削刀具路径, 如图 5 所示, 其 加工效果见图 6 。 图 4曲面粗加工参数设置 刀具路径生成后,可以得到刀心轨迹文件,经过 后置处理就可得到数控加工程序。部分程序如下: % O0000 ( PROGRAM NAME -9. 6. 6) ( DATE= DD - MM - YY -03 - 06- 05 TIME= HH: MM -21: 57) N100G21 图 5仿真加工刀具路径 图6仿真加工效果图 N102G0G17G40G49G80G90 / N104G91G28Z0. / N106G28X0. Y0. / N108G92X0. Y0. Z0. ( 16. BALL ENDM ILL TOOL -1 DIA.OFF. - 1 LEN.-1 DIA. -16. ) N110T 1M 6 N112G0G90X0. Y0. A0. S50M5 N114G43H 1Z60. N116Z40. 982 薄壁盒体; 高速加工; 铣削工艺; 加工策略 中图分类号:TG659文献标识码: B文章编号: 1001- 2168( 2006) 06- 0061- 04 Study on high_speed processing technique for aluminum alloy thin wall box WANG Li_qiang, FANG Yi, HE Qiong_yi, HE Ping, CHEN Xiao_xi (Tianjin Universityof Technologyand Education, Tianjin 300222, China) Abstract: Study was made on the course of working for aluminum alloy thin wall box with high_speed processingmachine tool and cutter system and based on high_speedprogrammingsoftware Power? MILL. Theprocessingtechnology,programmingscheme and machining parameters were discussed in detail. A feasible integral machining plan was put forward. Key words:aluminum alloy;thin wall box;high _speed processing;milling technique;machining ways and means 件在模具行业中的应用, 大大提高了模具设计制造 效率, 取得了显著的经济效益。 ( 2) 利用 MasterCAM数控铣不一定能完成所有 的加工, 有时还得借助模具制造常用工具 ? 线切 割及电火花来完成部分加工。 ( 3) 为了最大程度提高模具制造效率, 减少模 具修改时间, CAE 软件也被广泛应用到模具设计制 造分析过程中, 如著名的 Moldflow 软件, 随着模具工 业的飞速发展, 模具 CAD/CAE /CAM 一体化软件将 日趋完善。 参考文献: 1 严烈. MasterCAM模具设计超级宝典M. 北京:冶金 工业出版社, 2000. 2 史翔. 模具CAD/CAM技术及应用 M. 北京: 机械工 业出版社, 2001. 3 冯炳尧. 模具设计与制造简明手册K . 上海:上海科 学技术出版社, 1985. 4 成都科技大学. 塑料成型模具 M. 北京: 中国轻工业 出版社, 1992. 1引言 高速加工采用全新的加工工艺, 从刀具、切削 参数到走刀路径的选择以及程序的编制都不同于 传统加工。它在提高工件加工质量和效率, 降低加 工成本方面的优势显而易见。同时高速加工切削力 大幅下降,配用合适的刀具可以实现一些传统方法 难以实现的加工, 如难切削材料( 淬硬钢、 石墨、 钛合 金) 的加工、 一些微小结构( 小孔、 细槽) 的铣削加工 以及薄壁类零件的加工等。现着重讨论铝合金薄壁 盒体高速加工工艺及编程策略。 2盒体加工工艺 2. 1零件分析与加工方法 本零件为电子元器