小夾子注射模動(dòng)模板型芯加工工藝改進(jìn)

[摘 要] 塑料小夾子在人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂脧V泛，市場(chǎng)需求大。該類產(chǎn)品的特點(diǎn)在于產(chǎn)品表面質(zhì)量要求高且產(chǎn)品批量大。另外，小夾子外輪廓結(jié)構(gòu)不規(guī)則，并有較高的尺寸精度要求。小夾子是使用流動(dòng)性較好的聚乙烯制作的，模塊式塑料模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在打產(chǎn)品時(shí)容易導(dǎo)致飛邊等不良情況出現(xiàn)。重點(diǎn)分析了通過利用數(shù)控銑削加工等工藝突破加工難點(diǎn)，改進(jìn)比賽項(xiàng)目加工工藝，引入生產(chǎn)加工中，提高效益。

[關(guān) 鍵 詞] 動(dòng)模板型芯；加工工藝；數(shù)控銑削

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）23-0154-02

本人通過改進(jìn)2014年全國(guó)職業(yè)學(xué)校學(xué)生技能大賽國(guó)賽模具加工項(xiàng)目的加工工藝，引入實(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)生最大效益?？紤]到將該題目轉(zhuǎn)化為實(shí)際工廠生產(chǎn)項(xiàng)目過程中，若沿用原來塑料小夾子注塑模具動(dòng)模板型芯使用模塊式設(shè)計(jì)方式，工人在裝配模具時(shí)難免出現(xiàn)誤差。另外在批量打產(chǎn)品后，由于受合模與分模力的撞擊，各型芯出現(xiàn)松動(dòng)，以致型腔出現(xiàn)錯(cuò)位，打產(chǎn)品時(shí)極易出現(xiàn)飛邊現(xiàn)象。作為消費(fèi)者的普遍心理是，商品外觀決定顧客的購(gòu)買欲，有飛邊的小夾子是不受歡迎的，這將影響生產(chǎn)效益。本文重點(diǎn)結(jié)合數(shù)控銑削等加工工藝技術(shù)，突破小夾子注塑模具動(dòng)模板型芯設(shè)計(jì)的加工瓶頸，改進(jìn)小夾子注塑模型芯的加工工藝，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

一、產(chǎn)品特點(diǎn)

產(chǎn)品選用材料為聚苯乙烯，具有較好的流動(dòng)性。該產(chǎn)品由上下兩塊結(jié)構(gòu)組合在一起，并通過金屬環(huán)提供鉗固力。頭部捏合部位外輪廓形狀具有不規(guī)則曲面，旋轉(zhuǎn)支座位置為較大尺寸的凸起結(jié)構(gòu)。

二、塑料小夾子注塑模具設(shè)計(jì)分析與改進(jìn)型腔加工瓶頸介紹

為做到對(duì)癥下藥，先對(duì)原來的設(shè)計(jì)加工方案進(jìn)行如下剖析，由于塑料小夾子產(chǎn)品外觀較重要，要求外表輪廓光滑，無缺陷，無明顯接痕線，這意味著模具成型精度較高，也就是要求模具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮分模面配合精度。鑒于該廠規(guī)模不大，其設(shè)計(jì)師根據(jù)本廠現(xiàn)有的加工設(shè)備，將小夾子注塑模具型腔部分做模塊化處理，原設(shè)計(jì)方案如下：

（一）原設(shè)計(jì)方案

根據(jù)塑料小夾子注塑模具整體式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將上下兩塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為同時(shí)成型結(jié)構(gòu)，型芯左右分布。按照塑料小夾子產(chǎn)品的形狀特點(diǎn)，在模具成型零件動(dòng)模板型芯設(shè)計(jì)上使用模塊式型腔進(jìn)行逐一設(shè)計(jì)加工。按成型要求，將塑料小夾子模具動(dòng)模板成型部分設(shè)計(jì)成動(dòng)模板、左右下模芯、左右下小芯等5部分。

（二）原成型零件加工方案出現(xiàn)的問題

通過分析得知，將成型零件采用模塊化加工處理，單個(gè)零件成型較簡(jiǎn)單，加工方便。但是該方案在數(shù)控加工完成后，必須進(jìn)行鉗工裝配，工序復(fù)雜，自動(dòng)化不高，效率低下，涉及人工加工，工序繁瑣，無形中增加了誤差出現(xiàn)的概率。型腔由5個(gè)零部件裝配而成，配合接觸面較多，接觸面若出現(xiàn)裝配誤差，或者由于受外力影響而導(dǎo)致配合面松動(dòng)等情況，將直接影響產(chǎn)品的成型效果，容易出現(xiàn)飛邊等影響產(chǎn)品外觀的不良現(xiàn)象。這也直接制約了產(chǎn)品銷售狀況。

（三）調(diào)整后的型腔設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上設(shè)計(jì)出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，我根據(jù)以往的加工經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)上進(jìn)行調(diào)整，將模塊式型腔設(shè)計(jì)調(diào)整為整體式型腔設(shè)計(jì)，即把左右下模芯、左右下小芯，按其在成型零件中的尺寸，并入動(dòng)模板中，組成整體式塑料小夾子的型腔。整體式的型腔設(shè)計(jì)，最大的利好就是杜絕因型芯裝配問題而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題，同時(shí)減少工序，提高模具生產(chǎn)自動(dòng)化。

（四）整體式型腔加工瓶頸介紹

但是經(jīng)過實(shí)際加工分析，小夾子左右下模芯表面具有4個(gè)R4半圓弧連接相切，1個(gè)R7與R12半圓弧相切連接。曲面與動(dòng)模板凹槽內(nèi)側(cè)面面有90度夾角。由于加工材料選擇P20調(diào)質(zhì)鋼，硬度較大，且模具型腔中有深孔、窄槽及尖角，受刀具的硬度和規(guī)格尺寸等特性限制，相比獨(dú)立設(shè)計(jì)加工，改進(jìn)后的方案無法直接用數(shù)控銑床加工去除全部殘料，需借助另一種加工形式進(jìn)行清角的加工。

三、整體式成型零件加工瓶頸破解

針對(duì)以上改進(jìn)方案中的加工瓶頸問題，我制定了以下破解方案：

（一）總體思路

以提升自動(dòng)化加工程度，提高加工效率為原則。

（二）設(shè)計(jì)思路

第一步，軟件建模，通過CAXA制造工程師2013對(duì)型腔進(jìn)行繪圖。

第二步，利用數(shù)控銑床進(jìn)行開粗，運(yùn)用高速切削進(jìn)行半精加工。盡可能減少加工余料，提高加工效率。

第三步，利用數(shù)控電火花機(jī)床對(duì)型腔進(jìn)行去除清角加工。首先根據(jù)整體式模具型腔設(shè)計(jì)和制作出加工電極，對(duì)型腔交角殘留部分進(jìn)行清角處理，并對(duì)深孔進(jìn)行精加工。通過這一步，完成對(duì)加工工藝瓶頸的突破。

第四步，對(duì)模具進(jìn)行拋光處理。

第五步，對(duì)模具剩余部分零件進(jìn)行鉗工加工和裝配。

四、數(shù)控銑加工方案

（一）軟件建模

通過CAXA制造工程師2013對(duì)型腔進(jìn)行繪圖。建議先畫出實(shí)體，再利用該軟件中的平面區(qū)域粗加工、曲面輪廓精加工、等高線精加工、參數(shù)線加工等走刀方式，建立合理的加工路線，并完成加工程序的生成。

數(shù)控銑削設(shè)計(jì)思路：

1.對(duì)工件表面進(jìn)行面銑，去除毛坯表皮。

2.對(duì)工件四周進(jìn)行輪廓加工。

3.對(duì)塑料小夾子模具動(dòng)模型芯曲面加工，注意下刀分層加工，利用高速銑削進(jìn)行半精加工；選用帶有強(qiáng)壓噴嘴的機(jī)床，以便排屑和冷卻。

4.加工導(dǎo)柱孔、復(fù)位桿空、緊固螺紋孔，注意螺紋孔在鉗工工序中進(jìn)行。鉆孔加工刀路模式選擇退屑較好的啄式鉆工。

（二）塑料小夾子注射模動(dòng)模加工工藝方案分析

該塑料小夾子注塑模具動(dòng)模部分由動(dòng)模板、左右型芯、左右下小芯五個(gè)部分組成，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及加工要求，特制訂加工方案如下：

加工準(zhǔn)備，選用設(shè)備：華中210B型數(shù)控銑床；選用軟件：CAXA制造工程師2013；加工材料：P20；。

左、右型芯數(shù)控銑削加工工序表

五、加工效果評(píng)價(jià)分析

進(jìn)過實(shí)踐加工和對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查，該工藝加工方案評(píng)價(jià)如下：

1.該設(shè)計(jì)使此模具加工工藝簡(jiǎn)單。由于設(shè)計(jì)在一塊模板上，加工工藝上可以同步進(jìn)行加工，減少了裝夾步驟，工藝上也不用過于復(fù)雜。

2.由于是整體式加工，減少因?yàn)檠b夾誤差出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量誤差的情況，符合廠家提出要改進(jìn)設(shè)計(jì)的要求。

3.延長(zhǎng)模具使用壽命。整體式設(shè)計(jì)，減少裝夾部分的動(dòng)作，避免因?yàn)檠b夾出現(xiàn)的磨損情況，保障使用壽命。

4.模具加工精度高。在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中，隨著模具型腔的復(fù)雜化，要頻繁采用電火花加工。由于電火花加工過程中，銅電極和鋼材料之間沒有直接的作用力，即使所需加工的孔或槽尺寸小、深度大、加工材料硬度高，也可采用電火花加工的方法。選用數(shù)控電火花機(jī)進(jìn)行加工，電火花加工提高了模具加工的精度和效率，也使復(fù)雜的型腔結(jié)構(gòu)能夠得以實(shí)現(xiàn)。

六、加工工藝方案不能忽視的幾個(gè)事項(xiàng)

為實(shí)現(xiàn)加工過程的順利進(jìn)行，我認(rèn)為不能忽視以下幾個(gè)事項(xiàng)：

（一）要認(rèn)真做好銑削加工前的準(zhǔn)備，包括對(duì)銑床的主軸精度和工作臺(tái)精度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)加工部位有直接影響的精度應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)，檢驗(yàn)銑刀安裝后的回轉(zhuǎn)精度，保證銑刀安裝后的回轉(zhuǎn)精度。

（二）刀具及切削速度選擇。由于本例所加工的曲面不規(guī)則，且具有深孔曲面（小夾子的旋轉(zhuǎn)支座型腔底部為R2.65倒角，上表面為4-R2倒圓角過度曲面，其成型模式是導(dǎo)動(dòng)成型的）的加工。通過比較，在進(jìn)行精加工時(shí)，只能選擇Ф2球刀。由于刀具直徑較小，同時(shí)考慮加工表面精度保障，要選擇高進(jìn)給、小切削、高轉(zhuǎn)速進(jìn)行切削。

（三）正確選擇冷卻液。在高溫高壓作用下，切削界面摩擦力很大而導(dǎo)致容易粘刀，不易獲得低的表面粗糙度的缺點(diǎn)，使用乳化油作為切削液沖刷冷卻，有利于減少摩擦，減少變形，降低切削溫度，防止刀刃出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象，還能提高加工表面質(zhì)量和減少刀具磨損。注意加裝帶中心孔噴嘴的刀頭，用高壓液幫助退屑。

（四）電極材料選用銅。加工銅電極時(shí)要設(shè)計(jì)分中面和校表面。銅電極用于電火花加工時(shí)要校平，并確定其中心位置和高度值。因?yàn)樾A子模具動(dòng)模板型腔由較復(fù)雜而不規(guī)則的曲面構(gòu)成，所以，在該電極底部外圍加工出用于確定銅電極中心位置的垂直基準(zhǔn)面，即為分中表面。

七、結(jié)束語

綜上所述，本人通過分析原有的加工方案，對(duì)引起塑料產(chǎn)品表面瑕疵原因進(jìn)行深入研究，并結(jié)合個(gè)人的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，提高了模具加工自動(dòng)化的程度，改善了塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

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