注射模斜頂孔加工工藝設(shè)計與改進

馬云鵬，孫宇晨，丁友生，任長春

（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210023）

1 引言

隨著我國制造業(yè)水平的不斷提高，傳統(tǒng)機械加工格局發(fā)生了深刻的變化，特別是CAD/CAM/CAE等技術(shù)迅速普及，這些技術(shù)的應(yīng)用將使得原本復(fù)雜難以操控的工藝大大簡化，從而使生產(chǎn)效率得到提高，成本大為下降。注射模的制造較為復(fù)雜，主要原因首先是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再就是裝配、運動要求較高，還有流動成型等，因此對于注射模的制造工藝深入探究顯得尤為重要，這里主要針對一典型注射模斜頂部分的加工工藝進行分析與優(yōu)化設(shè)計，旨在提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

2 結(jié)構(gòu)分析

該注射?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示，型號為CI2020-A50B50C70，設(shè)計過程在這里略去，頂出采用司筒頂桿，雙滑塊結(jié)構(gòu)，斜頂孔采用標準斜導(dǎo)方孔設(shè)計，如圖1為其主要結(jié)構(gòu)。本文主要針對其斜頂孔部分的加工工藝進行了重新設(shè)計及改進，斜頂原理如圖2所示。傳統(tǒng)加工可采用慢走絲線切割、電火花加工或其它一些特種方法，特點是：尺寸穩(wěn)定、加工精度好，但設(shè)備昂貴、加工成本高及效率低，這對中小型模具廠是難以承受的，因此這里仍然采用快走絲線切割，快走絲線切割加工精度可達IT6級，表面粗糙度值可達Ra6.3μm，如能控制好，完全可達到模具加工、裝配及生產(chǎn)之要求。

模具型腔坯料為110×110×40mm方料，要求在相應(yīng)位置有一斜導(dǎo)孔（此處為方孔，斜度8°），工藝難點在于其方孔和底面有個8°的傾角如圖3所示，以目前模具廠常用的加工方法基本采用線切割，而在線切割時必須解決兩個工藝問題。

圖1 注射模整體結(jié)構(gòu)

圖2 斜頂2D結(jié)構(gòu)

圖3 模具型腔坯料斜頂方孔及斜頂

（1）穿絲孔必須和斜孔的方向一致，如果采用鉆床加工很難保證孔的方向和位置的準確性，這必然會產(chǎn)生較大的積累誤差。

（2）理論上講快走絲線切割機是能夠加工斜孔的，即通過U、V軸（3～4軸）的聯(lián)動實現(xiàn)斜度的補償來實現(xiàn)，但是必須手動計算補償量。如圖4所示，由于H1、β已知，根據(jù)三角函數(shù)公式a＝H1×tanβ、b＝H3×tanβ計算出下導(dǎo)輪中心偏移到O1位置，上導(dǎo)輪中心偏移到O2位置，即為了保證加工錐度β，X軸在原編程面坐標值基礎(chǔ)上實際位移到O1處；U軸在原編程面坐標值基礎(chǔ)上實際位移到O2處。目前市面上絕大多數(shù)快走絲U、V軸的精確度和穩(wěn)定性都比較差，同時在加工斜度時基準位置也很難精確找正，實際上U、V軸聯(lián)動加工的精度并不高，達不到實際使用要求。

圖4 線切割錐度加工

綜上所述，工藝問題的關(guān)鍵在于穿絲孔的加工精度和斜孔加工的基本方法要得到解決，否則無法保證斜頂?shù)恼Ｅ浜虾瓦\動，使模具質(zhì)量下降甚至達不到使用要求。

3 斜頂孔加工工藝設(shè)計與改進

第一步為保證加工的精度及工藝的穩(wěn)定性，設(shè)計了一套線切割專用夾具，如圖5所示，其中采用了“線切割斜墊鐵”，斜墊鐵底面與裝夾平面為8°傾角，斜頂孔與斜墊鐵底面垂直，線切割時斜墊鐵置于工作臺上，校正鉬絲垂直度即可。模仁鑲塊為一方鐵六面均磨削有較高精度（IT6以上，粗糙度值可達Ra0.8μm），也就是只要斜墊鐵及線切割機精度足夠即可保證斜度達到要求。

因此在工藝過程中獲得合格的斜墊鐵就顯得尤為重要，其一斜墊鐵為非標件必須自行設(shè)計加工；其二不同的模具工件尺寸及角度不盡相同。通過大量分析及實踐，發(fā)現(xiàn)可先在模具CAD（Computer Aided Design）系統(tǒng)根據(jù)具體情況設(shè)計斜墊鐵，這個環(huán)節(jié)在模具設(shè)計的過程中即可完成（或者模具設(shè)計后再補充設(shè)計），后用線切割加工斜墊鐵，圖6所示為斜墊鐵加工圖檔（CAD直接導(dǎo)入線切割加工系統(tǒng)如：CAXA、AUTOCUT等）及加工后的實物，檢驗后發(fā)現(xiàn)斜度尺寸完全合格且誤差較小。

第二步的關(guān)鍵問題是提高斜孔位置度（孔位的準確性），在這里為了兼顧加工精度和效率，采用劃線投影法。孔位的尺寸數(shù)據(jù)可通過計算或在CAD系統(tǒng)中獲取均可，如圖7所示（本例L=19.57mm），通過劃線找正穿絲孔，然后使用斜墊鐵安裝在電火花穿孔機上打一φ1mm孔，在此要注意，穿絲孔不可用臺式鉆床加工，原因是臺式鉆床加工精度較低（位置不準）還有此處為斜孔鉆孔時很易把孔引偏，而電火花穿孔機在加工時沒有切削力的限制，只需劃線和對刀精確即可達到要求，再將整個工裝及工件裝在快走絲線切割機上穿入鉬絲，后使用投影法精確定位，確認無誤后即可完成加工。

4 結(jié)論

本例完成了斜頂孔的加工工藝設(shè)計與優(yōu)化（模具加工的其余部分在這里略去）發(fā)現(xiàn)雖然斜頂及斜頂孔的加工難度比較大，但只要工藝合理并不斷優(yōu)化和改進，就可以加工出較為理想的產(chǎn)品，圖8所示為鑲塊與夾具裝配實物樣件，最終完成了整副模具的裝配并進行了生產(chǎn)證明此工藝可行。

圖5 在線切割加工中的斜墊鐵結(jié)構(gòu)

圖6 斜墊鐵二維及實物

圖7 CAD系統(tǒng)中孔位

圖8 鑲塊與最終加工實物