CAM在注塑模具加工中的應(yīng)用一例

1 穩(wěn)壓電源后殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)要求

    圖1為某公司穩(wěn)壓電源后殼示意圖。要求生產(chǎn)20萬(wàn)塑件不修模。塑件材料為黑色聚苯乙烯PS和聚碳酸脂PC的混合工程塑料，表面過(guò)渡自然、無(wú)流痕、銀絲等缺陷。塑件內(nèi)面光順、粗糙度Ra0.32，外面蝕紋。另外，塑件壁厚均為δ=2.5mm，上部結(jié)構(gòu)為一凸起的長(zhǎng)方體（其棱倒R1.0圓角），下部結(jié)構(gòu)所有棱倒圓角均為R8.0。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)懷模芯加工工藝分析

    通過(guò)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求進(jìn)行分析，結(jié)合我公司模具CNC加工中心的具體情況，做出如下安排：

（1）選材，采用瑞典718鏡面模具鋼作為前、后模模芯材料，它是生產(chǎn)20萬(wàn)塑件無(wú)修模的可靠保證。但是其硬度為HRC39以上，加工比較困難。

（2）模具采取整體結(jié)構(gòu)，文形模芯料藏入模胚，前、后模均為整體結(jié)構(gòu)加工，采取計(jì)算機(jī)CNC加工中心粗加工，然后用電火花機(jī)床加工到尺寸。由塑件示意圖可知，模具分型面應(yīng)設(shè)地后殼配合面處（即后殼底部平面）。參見(jiàn)后面前、后模加工過(guò)程（圖2，圖5）。

（3）根據(jù)刀具的切削要求，白鋼刀比較適合粗加工和半精加工，加工方式對(duì)于硬質(zhì)材料不應(yīng)從橫向進(jìn)刀切削，而應(yīng)采用自下而上加工方式比較好，順銑可改善切削條件，養(yǎng)活刀具磨損。而合金刀具適合橫向進(jìn)刀，小的切削濃度，高切削速度，缺點(diǎn)是下刀切削比較困難，順、逆銑沒(méi)有較大區(qū)別。因此，在安排加工工藝時(shí)，應(yīng)合理選擇刀具軌跡，在粗加工（開(kāi)粗）時(shí)，應(yīng)彩在加工件以外切削進(jìn)刀，絕對(duì)不允許直接在加工工件上垂直下刀，這樣會(huì)出現(xiàn)“扎刀”和“斷刀”事故。當(dāng)毛胚件（模芯料）以控槽（Pocket）或外形（Contour）方式粗加工（Rough)時(shí)，可采用斜直線(xiàn)下刀或螺旋線(xiàn)下刀方式，讓切削濃度逐漸加深到位，這樣可改善切削性能和加工質(zhì)量。

3 前模CNC加工過(guò)程

    由于穩(wěn)壓電源后殼外形最大幾何尺寸約為：120×90×60（長(zhǎng)×寬×高），可采用已有的直徑為φ=30合金平底球刀（刀粒半徑R5.0）來(lái)粗加工，以提高切削效率。在加工中，我們采取如下的加工工藝：

（1）開(kāi)粗(Rough)：用直徑φ30mm的平底球刀加工。采取挖槽方式（Pocket）,斜向進(jìn)刀（傾斜角α=5°）逐漸加大切深到規(guī)定值進(jìn)行切削加工，每層下刀量h=2.5mm,刀具轉(zhuǎn)速n=2500r/min。最后裕留量δ=0.5mm作為半精加工和精加工的切削量。粗加工刀具路徑見(jiàn)圖2。

（2）半精加工和精加工（Finish）：選用直徑φ12mm的合金球頭刀，以平行銑削方式，橫向進(jìn)刀加工，刀具軌跡取與加工中心OX軸線(xiàn)成225°方向ZigZig來(lái)回雙賂進(jìn)刀切削加工。半精加工裕留量δ=0.15mm留作精加工切削，塑件上所有R8.0mm圓角可由刀具直接加工出來(lái)。但是，前模沉下的方形凹槽R1.0的圓角沒(méi)辦法加工到尺寸，只能得出R6.0的刀具半徑。精加工刀具路徑與加工成品見(jiàn)圖3所示。

4 前模R1.0清角銅電極（銅公）的CNC加工過(guò)程

    前模型腔通過(guò)以上的加工過(guò)程，大部分型面已加工到位，只有沉下的方形凹槽R1.0的圓角沒(méi)辦法加工到尺寸。我們可以用電蝕加工方法來(lái)處理。通過(guò)采用電火花機(jī)床的電極（銅公）與被加工模具之間的脈沖性放電，來(lái)蝕去多余的金屬，達(dá)到表面質(zhì)量和設(shè)計(jì)尺寸的要求。電極借助于輔助夾具，如平動(dòng)頭、旋轉(zhuǎn)頭等，能擴(kuò)大和修正型腔，以滿(mǎn)足不同工件的要求。

    銅電極（銅公）一般有粗、精之分，材料一般用紫銅加工，谷稱(chēng)粗公、精公。對(duì)于特別精細(xì)的塑件，如手表、呼機(jī)、電話(huà)機(jī)、移動(dòng)通訊設(shè)備等等外殼，通常還嗇一個(gè)中電極（中公）。銅公的放電間隙一般與工件的尺寸有關(guān)。一般粗公的單邊放電間隙為0.8mm、中公的為0.5mm、精公的為0.2mm.本文所敘的穩(wěn)壓電源后殼的前模加工,由于沒(méi)到設(shè)計(jì)尺寸的金屬量很少,所以?xún)H用一精公便 可滿(mǎn)足尺寸要求.銅公的加工過(guò)程如下:下料粗加工外形(CONTOUR)、粗加工大面、精加工大面、精加工外形，最后加工打表分中基準(zhǔn)（電火花加工基準(zhǔn)，即銅公尺底部凸臺(tái)）粗加工外形（CONTOUR）、精加工大面刀具路徑與加工成品見(jiàn)圖4。

5 后模CNC加工過(guò)程

    要求生產(chǎn)20萬(wàn)塑件不修模，我們選用了瑞典718鏡面模具鋼作為模材料，其硬度較高，難切削。取膠位（粒厚）的方法，一般有兩種：

（1）刀具補(bǔ)正法：如需取膠位2.0mm，可以采用R14mm球刀編寫(xiě)CNC程序，用R16mm球刀來(lái)加工，但是，必須注意一點(diǎn)在刀具對(duì)刀后應(yīng)從分型面降低2.0mm來(lái)加工工件（此點(diǎn)可以由CNC加工中心控制臺(tái)來(lái)保證，也可由CNC程序中平移2.0mm來(lái)保證）。

（2）裕留量法：采用加工余量-2.0mm來(lái)處理。本文我們采取后一方法加工，其加工工藝如下：（1）開(kāi)粗（I）：用2D外形（CONTOUR）加工，以φ30合金平底球刀圓弧切線(xiàn)進(jìn)刀（合金刀粒半徑R5.0mm），每刀切深2.5mm；加工出輪廓線(xiàn)-2.3mm的柱體，便于后續(xù)工序加工。

（2）開(kāi)粗（II）：同樣用φ30mm合金平底球刀以外形（CONTOUR）方式開(kāi)粗程序，從后模體外弧線(xiàn)入刀等高切削，裕留量δ=-2.3mm，刀具轉(zhuǎn)速n=3500r/min。粗加工刀具路徑見(jiàn)圖5。

（3）精加工（I）：分別用φ12mm、φ5.0mm合金球頭刀，取加工余量-2.4mm、-2.5mm進(jìn)行加工，刀具路徑選用平等刀路，且與加工中心OX軸線(xiàn)成225°角處入刀，刀具轉(zhuǎn)速n=3500r/min。在精加工刀具路徑CNC編程過(guò)程中，慶特別留意刀具是否會(huì)過(guò)切分型面，本例就出現(xiàn)這一現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理掉過(guò)切的刀路，否則后果不堪設(shè)想！處理后的精加工刀具路徑見(jiàn)圖6所示。

（4）精加工（II）：精加工-2.5mm裕留量處后模輪廓2D外形，用2D外形方式，選取φ12mm平底合金刀加工，刀具切削轉(zhuǎn)速n=1500r/min。另外，由于處理前面精加工刀路過(guò)切分型面所造成的部分地方加工不到，還需編寫(xiě)一后模側(cè)面局部光刀程序來(lái)結(jié)束后模的加工。

6 結(jié)論

    以上介紹的穩(wěn)壓電源后殼注塑模具在計(jì)算機(jī)加工中心上的加工過(guò)程，它是目前注塑模具的主要加工方法。該模具是本人在廣東東莞鳳崗毅力電子集團(tuán)有限公司模具CNC加工中心工作期間，用日本富士通MCV-560電腦加工中心加工完成的。采用的是南方流行的PC機(jī)加工中心軟件MASTER-CAM8.0系統(tǒng)。實(shí)踐證明，加工出的模具完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，這一成熟的CNC模具加工方法具有很高的借鑒價(jià)值。