塑料小盆模具后模的设计方案与数控加工-数控

1、塑料小盆模具后模的设计与数控加工- 数控塑料小盆模具后模的设计与数控加工吴光明（东莞市高技能公共实训中心，广东东莞,523106 ）摘要：本文以一塑料小盆注射模后模的设计与数控加工为例，较为详尽地讲述了运用CADCAM软件进行塑料模具型芯设计和数控加工的工艺步骤及注意事项。关键词：塑料小盆、数控加工、型芯一 后模图形处理根据此零件的特点，设计了小盆的后模。后模和前模相对应的，前篇文章中已经设计好前模，1 、依次点击 File/Read file读入前模的 3D 图形文件。2 、打开所有图层，关闭前模的曲面及相关线条的图素，保留后模曲面，另存为后模的层里。3 、依次点选 Create/Curve

2、/Create curve onone Edge，选择后模四周的曲面，绘制的曲面边界。此边界要作为加工曲线，必须将此曲线修剪圆顺，不能有断点和重复的曲线。4 、在 Z0 处绘制 358 290的矩形，并按图纸要求绘制相应的导柱孔等曲线。依次点选Create/Surface/CreateRuled/LoftedSurface ，选择矩形的两条边，绘制出所须的平面。5 、选择所绘制的平面和曲面边界，依次点选Xform/XformProject ，用投影剪切对平面进行剪切。得到模具的分型面。6 、用同样的方法绘制肥皂台的曲面边界及型芯下部的加工曲线。图形图素较多，为便于管理，绘图进行了分层管理，分为

3、七个层，第1层 blank 绘制图形隐藏的图素，第 2 层 QMsurface 绘制了前模曲面，第 3 层curve 绘制了图形的绘图曲线，第4 层 partsurface绘制了模具的分型面，第5层 curveforcut绘制了编制刀路时要使用的曲线及加工边界，第 6 层 HMsurface绘制了后模曲面，第7 层 Dim 标注了后模的尺寸。层管理图如图1 所示。加工时打开第 2 、4 和第 5 层，关闭其它层。切削曲线及边界如图2 。图形坐标原点放在后模XY 方向的中心处，后模分型面处的 Z 方向尺寸为 0.0mm 。塑料小盆后模 3D 图如图 3 所示。二 后模的数控加工工艺分析如图 3

4、为设计好的小盆后模加工3D 图。加工时要注意以下几点：1 、小盆后模成型塑件的外表面，光洁度和尺寸精度要求比前模高。2 、后模型芯采用整体式设计。后模板厚度为100mm ，加工后的后模板厚度为50mm 。零件的尺寸较大，粗加工时的加工余量大，耗时长，刀具磨损大，要尽可能采用镶合金圆刀粒大直径圆鼻刀，并设置和里加工工艺和刀具参数。3 、后模型芯顶部、中部及底部曲面的曲率变化是不同的，精加工时，Z方向要分段进行，以获得良好的加工效果。4 、后模型腔四周的最小圆弧半径为R1.016 ，须用平底刀自行磨制取12R1.016 的圆鼻刀进行精加工。5 、后模型芯周围的型腔为凹面，为降低成本，没有设计铜公，

5、直接加工成型。凹槽的宽度不大，而后模型芯的高度却高达50mm ，加工时要选用合适的刀具，同时要设置合理的刀具伸出长度，避免夹头碰到后模型芯。6 、后模型腔肥皂台处底部和四周的曲面直角相交，直边两曲面相交处的过度圆弧半径为 R0.92mm ，无法直接加工出来，必须设计铜公。7 、肥皂台的底面和侧面设计8 条半圆柱加强筋，也必须设计铜公进行电火花加工。8 、四个导柱孔的直径为25 ，公差要求高，是后模加工的另一难点，要采取合理的镗孔刀具和镗孔工艺。9 、考虑到毛坯尺寸较大，超出普通磨床的加工范围，只能磨削上下平面，在数控加工后模型腔时再加工毛坯的外形， 来保证上下面的平行度及四周面之间的相互垂直度

6、。10 、考虑到加工时要加工四个导柱孔，为避免加工到工作台，模板的下部要垫高 20mm 。11 、为提高塑件内表面的粗糙度，同时便于脱模，后模电加工后必须进行抛光。数控加工前，利用铣、平面磨等通用设备先加工出360 292 100m的毛坯，用压板固定在数控机床的工作台上进行加工。加工完毕后， 选择垂直的三个面作为加工和定位的基准面，为便于辨认基准，要打上字码。三 后模加工注意事项1 、后模通常成型塑件的内表面，表面粗糙度要求没有前模高，但后模型芯结构比较复杂，抽芯、镶件等结构较多，加工量校前模多，材料同前模一样较硬。加工时要谨慎，避免差错。2 、编写刀路之前，须将图形中心移动到系统默认坐标原点

7、，最高点移动到 Z 原点，并将长边放在 X 轴方向，短边放在 Y 轴方向，基准位置的长边向着自己。3 、加工前必须检查工件的装夹方向与计算机中的图形方向是否一致，在模具中的排位是否正确，装夹具是否妨碍加工，前、后模的方向是否相配。4 、后模加工的刀路大致顺序：大直径刀粗加工小直径刀粗加工和清角大直径刀精加工小直径刀清角和精加工。5 、后模同前模所用材料相同，应尽量用镶合金刀粒的大直径刀具进行加工，不要用太小的刀。分型面为平面时，可用圆鼻刀精加工。6 、后模的加工一般先选取镶合金刀粒的大直径圆鼻刀（因这种刀够大，有力）进行粗加工，采用3D 曲面挖槽刀路进行加工（留0.25mm的余量）。7 、半精

8、加工一般选取镶合金刀粒的刀具（或合金刀），采用等高外形刀路进行加工（留0.15mm的余量）。8 、精加工一般选取镶合金刀粒的球头刀（尺寸小时选小直径整体球头刀），采用平行铣削来进行加工（不留余量） 。局部辅以清角加工。加工型芯时，常遇到的问题是球头刀不易清除利角，这时可以用端铣刀走曲面斜面加工清角。9 、如果后模型芯采用的是镶件，则后模分为镶件型芯和镶件固定板。需要分开加工。加工镶件固定板的内部外形要多走几遍空刀， 不然外形会有斜度，造成上面加工到尺寸， 下面加工不到位的现象， 安装时难以配模。 若镶件固定框深度尺寸大，则更明显。精加工外形框时尽量用大直径的新刀。10 、镶件固定板深度较大时，

9、可翻转过来，首先加工外形部位，装配入框后，再加工型芯的外部形状。11 、塑件产品上下壳配合处突起的边缘称为止口，止口结构在型芯镶件上加工或在镶件固定板上用外形刀路加工。12 、如果有止口台阶，用球头刀精加工时需控制加工深度，防止过切。镶件固定板的尺寸可比型芯镶件单边小 0.02mm ，以便配模。型芯镶件精加工时的公差为 0.01 0.03 mm ，Z 方向步距值为 0.2 0.5mm 。四 后模型芯加工刀路 1 、首先选取 25R5 镶合金圆刀粒的圆鼻刀， C N C 刀杆规格：T R S- 5 R 2 5 。1刀50片规格： PPMW1003M0。进给率 1000mm/min，下刀速率 50

10、0mm/min，抬刀速率 2000mm/min，主轴转速 S=2000 转/ 分。用3D 曲面挖槽刀路对小盆的后模型腔曲面进行粗加工。采用绝对尺寸，最小深度设置为 46.44mm ，最大深度设置为0.6mm 。加工余量 0.4mm 。Z 方向步距为0.5mm 。2 、继续选取 25R5 镶合金圆刀粒的圆鼻刀，用3D 曲面挖槽刀路对后模型腔肥皂台处的曲面进行粗加工。采用绝对尺寸，最小深度设置为0.0mm ，最大深度设置为 -6.6mm 。加工余量 0.4mm 。Z 方向步距为 0.4mm 。3 、选取 16R0.8 镶合金方刀粒的圆鼻刀，用2D 外形刀路对后模型芯的外形粗加工，采用绝对尺寸， 工

11、件顶部高度为 0.0mm ，加工深度为 -50.0mm ，XY 方向的加工余量为0.4mm ， Z 方向的加工余量为0.2mm 。4 、选取 16 平底白钢刀，用2D 外形刀路对后模型芯的外形精加工，工件顶部高度设置采用绝对尺寸，为0.0mm ，加工深度设置采用相对，也为0.0mm 。XYZ 方向的加工余量为都为0.0mm 。5 、选取 25R5 镶合金圆刀粒的圆鼻刀，用3D 曲面挖槽刀路对后模顶部的分型平面（Z0 处）进行精加工。加工面的加工余量0.0mm 。采用绝对尺寸，最小深度和最大深度都设置为0.0mm 。(实际上只加工了一刀 )6 、选取 25R5 镶合金圆刀粒的圆鼻刀， 用曲面精加

12、工等高外形刀路对后模上部曲面精加工。加工余量0.0mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为56.44mm ，最大深度设定为54.5mm 。Z 方向步距 0.06mm 。7 、选取 25R5 镶合金圆刀粒的圆鼻刀， 用曲面精加工等高外形刀路对后模中部曲面精加工。 加工余量 0.0mm 。Z 方向步距 0.06mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为55.0mm ，最大深度设定为0.1mm 。8 、后模型腔的最小圆弧半径为R1.016 ，这里选取 12R1.016 的圆鼻刀（用平底刀自行磨制） ，用 2D 外形刀路对后模型芯四周的型腔精加工，XYZ方向的加工余量都为0.0mm 。（此模具的产品要求不是很高

13、，采用此工艺加工后模的凹型腔，有效提高了加工的表面粗糙度，省略了加工此部位所需的电火花铜公，降低了模具加工成本） 。9 、选取 12R1.016 的圆鼻刀，用曲面精加工等高外形刀路对后模肥皂台处的曲面型腔半精加工。减少电火花加工余量。加工余量0.2mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为 -0.1mm ，最大深度设定为 -6.6mm 。Z 方向步距 0.2mm 。10 、选取 12R1.016 的圆鼻刀，用 2D 挖槽刀路对后模肥皂台处型腔曲面的底部进行精加工。采用相对尺寸，工件加工表面设置为0.2mm ，加工深度设置为 0.0 。XY 方向的加工余量为0.5mm ，Z 方向加工余量为 0.0mm

14、 。11 、选取 6 平底合金刀，用2D 外形刀路对后模肥皂台型腔曲面相交处的过度圆弧半精加工，采用绝对尺寸，工件加工表面设置为0.0mm ，加工深度设置为 -6.5 。XY 方向的加工余量为0.2mm ， Z 方向的加工余量为0.0mm 。12 、选取 10 平底合金刀，用曲面精加工等高外形刀路对后模型芯下部的曲面精加工。加工余量0.0mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为5.5mm ，最大深度设定为0.05mm 。Z 方向步距 0.12mm 。13 、继续选取10 平底合金刀，用曲面精加工等高外形刀路对后模型芯下部的型腔曲面精加工。加工余量0.0mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为-0.02mm ，最大深度设定为 -6.6mm 。 Z 方向步距 0.12mm 。14 、选取 10 平底合金刀，用曲面精加工等高外形刀路对后模型芯下部的型腔曲面精加工。加工余量0.0mm 。采用绝对尺寸，最小深度设置为-6.6