隨著社會快速發(fā)展,塑料制品的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜,精度要求越來越高,傳統(tǒng)的設(shè)計方法已無法滿足社會的需求。為了適應(yīng)模具丁業(yè)的快速發(fā)展,提高產(chǎn)品競爭力,模具CAD/CAM一體化技術(shù)已成為塑料制品設(shè)計與制造的核心技術(shù)。本文以Siemens NX mold wizard為平臺,以生產(chǎn)實際中的某復(fù)雜殼體的注塑模具設(shè)計與制造為例闡述CAD/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。
1 塑件產(chǎn)品分析
塑件產(chǎn)品3D建模如圖1所示,該塑件為大批量生產(chǎn),材料為ABS,外觀要求光亮、無飛邊、流痕及分模線,并要求塑件具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性,易于加工成型。塑件的成型性能如表1。
圖1 殼體零件三維建模圖
表1 ABS的主要工藝參數(shù)
2 基于NX平臺的殼體零件注塑模具設(shè)計
2.1 成型零件設(shè)計
基于NX Mold wizard平臺設(shè)計模具的流程如圖2所示,首先是一布局模具的型腔,結(jié)合塑件比較復(fù)雜,生產(chǎn)批量大的特點(diǎn),采用平衡式布置和一模兩穴的布局結(jié)構(gòu);其次是分模,分模的合理程度直接決定模具的成型效率和塑件的質(zhì)量,因此,分模是注塑模具設(shè)計中最關(guān)鍵的步驟;由于塑件比較復(fù)雜,分模時只能采用手動分模方式,對塑件上的開放破孔需利用建模模塊中的曲面和實體工具進(jìn)行修補(bǔ),對于塑件內(nèi)扣采用成型推桿斜頂?shù)姆绞絹硗瓿伞I鲜鲫P(guān)鍵問題解決后就可以按照NX Mold wizard平臺設(shè)計模具的流程來完成其余設(shè)計步驟,并創(chuàng)建出整體嵌入式型芯和型腔,如圖3所示。
圖2 NX Mold wizard平臺設(shè)計注塑模具流程圖
圖3 分型后的整體嵌入式型芯和型腔
2.2 塑件質(zhì)量的CAE分析
依據(jù)平衡式布置原理確定了澆注系統(tǒng)排布情況,并在模具設(shè)計之前對注射成型的流道比進(jìn)行校核。如果設(shè)計出的流道比比塑料允許使用的流道比大,注射成型便有可能發(fā)生充模不足或制品缺料的現(xiàn)象,利用Moldflow進(jìn)行填充區(qū)域的充模分析結(jié)果如圖4所示?煽闯鏊芰先垠w完全填充塑件的整個區(qū)域,沒有冷料缺陷,說明流動比完全滿足要求;氣穴的位置如圖5所示,主要集中在斜頂部位和分型面附近,可自然消除,對塑件質(zhì)量影響不大;熔接痕的位置如圖6所示,可見熔接痕結(jié)果比較理想,澆注系統(tǒng)設(shè)計較合理,殼體的內(nèi)表面為非觀賞面,允許有少量熔接痕,并且熔接痕可通過提高模具溫度和增加保壓,盡早進(jìn)行保壓切換等辦法消除。
圖4 充填區(qū)域分析圖
圖5 氣穴位置分析圖
圖6 熔接痕位置分析
2.3 模架選用及后續(xù)處理
依據(jù)成型零件的尺寸,采用合理的模架,此次設(shè)計選用龍記模架,型號為DCI 2125型,其參數(shù)如表2所示。選擇合適的澆注系統(tǒng)來完成注射過程,同時還要為模具選擇澆口套、推桿、復(fù)位桿、定位圈、緊固件、支撐件等標(biāo)準(zhǔn)件,最終設(shè)計好的三維注塑模具裝配模型如圖7所示。
表2 模架的主要參數(shù)
圖7 模具的三維模型圖
3 模具數(shù)控仿真加工
模具的制造主要是加工整體嵌入式型芯、型腔和鑲件以及各種類型的孔加工等,運(yùn)用NX CAM模塊當(dāng)中的平面銑、型腔銑、固定軸輪廓銑和點(diǎn)位加工等方法,一般都可達(dá)到成型零件的數(shù)控銑削要求。NX CAM模塊的主要操作步驟為加工工藝分析、創(chuàng)建刀具軌跡和后置處理。下面以殼體型芯的數(shù)控加工為例來說明NX CAM平臺加丁的具體過程:(1)粗銑上端面:選擇mill planar,切削模式選擇“往復(fù)”方式,平面直徑百分比為75%,毛坯距離為3mm、每刀深度為1mm、余量為0.2mm。(2)精銑上端面:選擇mill planar,切削模式選擇“往復(fù)”方式,平面直徑百分比為50%,毛坯距離為1mm、每刀深度為0.5mm、最終底面余量為0.1mm。(3)創(chuàng)建粗加工操作:選擇mill contour,刀具設(shè)置D12R2,方法為MILL ROUGH,刀軌的切削模式選擇為跟隨周邊,平面直徑百分比為50%,全局每刀深度1mm、安全距離為3mm、余量為0.1mm。(4)創(chuàng)建精加工操作:選擇mill contour,模式為CAVITY MILL,刀具設(shè)置Ba11R8,方法MILL SEMI FINISH,步距為刀具直徑的50%,每刀深度0.5mm、部件底部面余量0、內(nèi)外公差為0.01mm、檢查安全距離3mm,仿真加工刀軌如圖8所示。
圖8 型芯精加工仿真加工刀軌圖
4 結(jié)語
基于Siemens NX CAD/CAM和Moldflow為平臺,以實際生產(chǎn)中的某復(fù)雜殼體塑件為例,介紹了模具設(shè)計及其成型零件的加工工藝分析、制定和設(shè)計過程,完成了該塑件注塑模具的設(shè)計和數(shù)控加工,縮短了模具的設(shè)計和制造周期,降低了模具的研發(fā)成本,大大提高了模具的加工精度,對生產(chǎn)實踐有很好的指導(dǎo)作用。
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本文標(biāo)題:基于Siemens NX平臺的復(fù)雜殼體注塑模具設(shè)計與制造
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