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浴霸面罩材料是 ABS 樹脂,屬熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料剛度好、耐水、耐熱性強;從成形性能上看,該塑料吸水性小,熔料的流動性較好,成形容易,但收縮率小,約0.5%。該塑件表面要求無明顯收縮、水紋等現(xiàn)象。

1 塑件的工藝性分析

浴霸面罩材料為ABS,該塑料成形時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷,成形溫度高時,方向性明顯,凝固速度較快,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此,在成形時應(yīng)注意控制成形溫度,澆注系統(tǒng)應(yīng)較緩慢散熱,冷卻速度不宜過快。

1.1 塑件注塑工藝參數(shù)的確定

通過查閱手冊,ABS 的成形工藝參數(shù)可作如下選擇:(試模時,可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整)材料等級:ABS;預(yù)熱溫度:80℃;預(yù)熱時間:2h;模具溫度:60℃;噴嘴溫度:175℃;注塑壓力:80MPa;螺桿轉(zhuǎn)速:30r/min。

1.2 塑件的收縮率和尺寸

查模具設(shè)計手冊得 ABS 的收縮率為:Smax=0.8% ,Smin=0.3%平均收縮率為:S=(Smax+Smin)／2=0.55%模具尺寸根據(jù)以下公式計算:L=l／(1一s)式中L— 模具尺寸;l— 塑件尺寸;S—收縮率。

1.3 尺寸計算

該塑件成形零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差。(1)凹模(型腔)徑向尺寸:Dm=D+D ﹡S- X △

(2)凹模(型腔)深度尺寸:Hm=H+H ﹡S- X △

(3)凸模(型芯)高度尺寸:hm=h+h ﹡S -X △

(4)凸模(型芯)徑向尺寸:dm=d+d ﹡s -X △

式中 D — 塑件外徑;X —隨塑件精度和尺寸變化系數(shù);△—尺寸公差;H— 塑件高度;h —孔的深度;d —孔的直徑。

2 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 分型面的選擇

根據(jù)分型面的選擇原則,考慮塑件在模具中的成形位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法等多種因素的影響,選擇分型面時一般應(yīng)遵循的原則是便于塑件順利脫模,盡量使塑件開模時留在動模一邊,便于模具加工制造和抽芯。

2.2 抽芯機構(gòu)設(shè)計

浴霸面罩的頂部是一個曲面形狀,在此上面的四個大孔,分別垂直于它所在曲面,即它們是四個方向的孔,這意味著在脫模時,不能同時將制件從型芯中抽出。這給脫模造成一定難度。為此,在這里選擇彈壓式彈簧側(cè)抽芯,,利用開模時對彈簧壓縮力的減小,使型芯和制件在開模的同時分開,接著利用推桿再將制件推出即可。由于制件的壁比較薄,為了防止將制件頂穿,特別需要校核脫模力。

2.3 溫度系統(tǒng)設(shè)計

本塑件在注塑成形時不要太高的模溫,因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng),設(shè)定模具平均工作溫度為60℃ ,成形時塑料熔體溫度要求在220℃左右。

注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制件的質(zhì)量影響很大,一般注入模具的塑料熔體的溫度為200～300℃,而塑件固化后從模具中取出的溫度為60～80℃以下。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度,需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道,通過模溫調(diào)節(jié)機調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。

3 模具型芯的CAM數(shù)控編程加工

浴霸面罩的模具型芯由于具有復(fù)雜曲面,因此其設(shè)計和加工非常困難。運用 Pro/E、MasterCAM 等先進的 CAD/CAM 軟件先進行產(chǎn)品的3D 圖形設(shè)計,然后根據(jù)產(chǎn)品的特點設(shè)計模具結(jié)構(gòu),確定模具型腔、分模面,生成模具型腔實體圖、工程圖,晟后根據(jù)模具型腔的特點,擬定數(shù)控加工工藝,輸入加工參數(shù),生成刀具路徑,生成加工程序并輸送到數(shù)控機床的控制系統(tǒng)進行自動化加工它使復(fù)雜模具型芯的生產(chǎn)簡化為單個機械零件的數(shù)控生產(chǎn),全部模具設(shè)計和數(shù)控加工編程過程都可以借助CAD/CAM 軟件在電腦上完成,并進行模擬仿真加工,大大提高了模具型腔、型芯的加工精度和生產(chǎn)效率。

首先利用Pro/ENGINEER 軟件繪制出該復(fù)雜零件的三維圖。再利用Pro/ENGI-NEER 的模具型腔模塊進行模具組件的設(shè)計,包括收縮率的設(shè)置、毛坯工件的設(shè)計、分型面的設(shè)置等,可以很方便的生成零件的上模及下模,最后利用Mastercam 軟件對生成的上、下模進行數(shù)控加工。

浴霸面罩上模加工主要包括加工坯料、

對刀點的確定,規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑、規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑、規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑等內(nèi)容。

在規(guī)劃浴霸面罩上模加工刀具路徑前,先確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸及加工邊界,并將圖形的最高點移到系統(tǒng)坐標原點,便于加工時以圖形中心對刀。

規(guī)劃浴霸面罩上模曲面挖槽粗加工刀具路徑,目的是粗切除大部分的工件材料。內(nèi)容主要包括加工刀具的選擇、刀具參數(shù)的設(shè)置和加工參數(shù)(包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式和切削量等)的設(shè)置。

利用Mastercam 系統(tǒng)提供的實體加工模擬功能,對工件進行實體粗加工模擬,可以及時發(fā)現(xiàn)曲面挖槽粗加工中存在的問題,以便對不合理的粗加工參數(shù)加以改進。

規(guī)劃浴霸面罩上模曲面等高外形精加工刀具路徑,主要針對較陡曲面的余留殘料進行精加工。

規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑,將對較平坦處的曲面進行精加工。

利用Mastercam系統(tǒng)得Post后處理功能,可自動生成加工浴霸面罩上模所需的NC 代碼,就可在數(shù)控機床上直接進行上模加工。下模加工過程與上模相似,故在此省略。

4 結(jié)語

用Pro/E、MasterCAM 等先進的CAD／ CAM 軟件,對產(chǎn)品先進行 3D 實體圖的設(shè)計,然后根據(jù)塑件合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu),繪制模具零部件的3D實體圖,擬定數(shù)控加工工藝,編寫加工程序,生成刀具路徑,輸送到數(shù)控機床的控制系統(tǒng)進行自動化加工,最后進行模具裝配、試模等,這些加工步驟是現(xiàn)代化摸具生產(chǎn)的過程和發(fā)展趨勢,它改變了傳統(tǒng)的模具制造手段,有效地縮短了模具制造周期,大大提高了模具的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率。