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手机外壳注射模设计与数控仿真加工-【新闻】浆液阀

发布时间:2021-04-20 11:59:56 阅读: 来源:弹簧机厂家

手机外壳注射模设计与数控仿真加工

一、引言

以手机外壳为例,设计手机外壳注射模,并利用MasterCAM软件中的CAD模块对模具型腔、型芯进行三维曲面造型,然后根据模具型腔及型芯的曲面特点,拟定数控加工工艺,输入加工参数,利用CAM模块自动生成数控加工程序,并进行数控仿真加工,以上步骤是现代化模具设计的过程和趋势,全部设计过程均可在电脑上完成,将大大提高模具的加工精度和生产效率。

二、手机外壳工艺性分析

图2所示手机外壳,材料为聚碳酸酯,颜色银白,生产批量为中批量。其工艺性分析如下:

塑件结构较复杂,为一不封闭空心体,尺寸较小,壁厚基本均匀,尺寸精度一般,过渡圆角半径较大,约7mm,且有约42 ′的斜度。

塑件最小厚度仅2.6mm,不利于成型。

材料流动性较差,但不易分解。

表面硬度、韧性较高。

易发生填充不良、缩孔、熔接痕等。

收缩率为2.5%~2.8%。

溢边值为2.26~2.28mm,高黏度。

根据上述分析设计了如图2所示的模具结构,决定在工艺上采用高温高压注射方法,以增加材料的流动性,降低内应力,改善透明度。在模具设计和制造方面,尽可能减小浇注系统的料流阻力,增大脱模斜度,保证推出机构均衡平稳。模具型腔表面光滑,并要注意排气。

图2 模具结构

2. 动模座板2. 推板3. 垫块4. 推杆固定板5. 推杆6. 导套7. 导套8. 销钉9.定模座板22. 导柱22. 浇口凝料22. 浇口套23. 塑件24. 凹模25. 冷却水道26.凹模固定板27. 斜导柱28. 楔紧块29. 滑块22. 螺母22. 双头螺栓22. 弹簧23.挡块24. 凸模固定板25. 凸模

三、 注射模三维造型与数控仿真加工

MasterCAM软件是美国CNC Software公司开发的PC级CADPCAM系统,它集二维绘图、三维建模、曲面设计、体素拼合、刀具路径模拟、数控仿真等功能于一体,对系统运行环境要求低。在此先利用MasterCAM软件中的CAD模块对手机外壳注射模进行三维曲面造型设计,之后根据模具型腔及型芯的曲面特点,拟定数控加工工艺,输入加工参数,利用MasterCAM软件中的CAM模块自动生成数控加工程序,同时进行数控仿真加工。

型腔、型芯的三维造型

任意开启一图层,构图平面、视图平面均设为TOP平面,设置好工作深度,把 点定位在手机左下角,按尺寸完成模具实体制作。手机按键在模具上表现为凸出,在设计时可选Create →NextMenu →Ellipse 绘制2个交叉的椭圆, 选择Modify →trim修剪而获得按键的平面轮廓线。由于两边的按键对称, 可选Xform→Mirror 命令来镜像前面所绘制的按键, 再在中间位置绘制2个椭圆形按键。选Translate 命令,选中前面绘制的3个按键图形并确定,出现Translate Direction 命令对话框,选择两点间式,在平移对话框中设定Operation 选项为Copy,Number of steps 为3,确定,通过输入坐标定位得到22个手机基本按键,再在基本键上方绘制不同的功能键。将视图转化为side 视图,用Translate 命令移动按键所在位置,使它们处在手机上表面。打开Level,设置2个新的图层,用Extrude 命令拉伸出按键实体。虽然各个按键不是连接在一起的,但也可以同时选择拉伸。选择Chain,然后选择全部按键同时拉伸。选择时若方向不统一,可以用Reverse it 来改变方向,使其达到要求。设置完毕,单击Done,出现Extrude Chain 对话框,选择Extrude Operation,按照默认值Create Body,在拉伸距离输入2, 按Ok完成拉伸。对按键进行倒角,选Main Menu →Solids →Fillet指令,主菜单显示拾取实体图素菜单,设置Faces为Y, Edges、Solids为N, 然后拾取按键上表面,选Done-Done并设置Radius为2,生成倒圆角实体,完成按键造型设计。显示屏幕的设计亦可按上述步骤进行。模具型芯CAD造型如图3,型腔造型与此相同。

刀具路径生成与数控仿真加工

MasterCAM软件能够进行数控自动编程,但是数控编程之前的加工工艺分析和规划必须由用户自行完成。本模具型腔、型芯的加工可采用粗加工→半精加工→精加工→辅助加工的加工工艺。以粗加工为例,其刀具路径生成步骤如下:①在主功能区依次单击Toolpaths 和Surface 命令;②在主功能区选择粗加工; ③选择加工方式为平行铣削加工;④系统提示区显示Select Drive Surface,则窗选整个手机,在主功能区选Solids ,将Surface后的Y改为N,用鼠标单击屏幕中的注射模型芯,选取整个实体,点击Done/ Done ; ⑤确定刀具参数及生成刀具路径。在Tool Parameters 空白区域单击鼠标右键,选GetTool From Library , 从刀库中直接选取2号圆头铣刀,点击Surface Parameters 标签, 设置安全高度Clearance 、退刀高度Retract 、进给高度Feed等参数。点击平行铣削粗加工参数,设置好最大步距,如图4。点击确定和主菜单中的Done,完成刀具路径生成,在工作区中出现曲面铣削刀具路径,如图5所示,其加工效果见图6 。

图4 曲面粗加工参数设置

图5 仿真加工刀具路径

刀具路径生成后,可以得到刀心轨迹文件,经过后置处理就可得到数控加工程序。部分程序如下:

O2222

N222G22

N222G2G27G42G49G82G92

/ N224G92G28Z2.

/ N226G28X2. Y2.

/ N228G92X2. Y2. Z2.

N222T2M6

N222G2G92X2. Y2. A2. S52M5

N224G43H2Z62.

N226Z42. 982

……

N2896G92G28Z2.

N2898G28X2. Y2. A2.

N2922M32

%

四、结束语

以手机外壳为例,完成了从模具设计到数控铣加工的全过程。MasterCAM 等CAD /CAM一体化软件在模具行业中的应用,大大提高了模具设计制造效率,取得了显著的经济效益。

利用MasterCAM数控铣不一定能完成所有的加工,有时还得借助模具制造常用工具——线切割及电火花来完成部分加工。

为了最大程度提高模具制造效率,减少模具修改时间, CAE软件也被广泛应用到模具设计制造分析过程中,如著名的Moldflow软件,随着模具工业的飞速发展,模具CAD /CAE /CAM一体化。

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