作者：馬云鵬， 孫宇晨， 丁友生， 任長(zhǎng)春（南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

文章已刊載在《模具制造》月刊，版權(quán)歸作者所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，謝謝！

【摘要】介紹了注射模斜頂孔的一種加工工藝， 模具型號(hào)CI2020-A50B50C70， 頂出采用司筒頂桿， 雙滑塊結(jié)構(gòu)， 斜頂孔采用標(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)方孔設(shè)計(jì)。針對(duì)其斜頂孔部分的加工工藝進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)及改進(jìn)， 采用快走絲線切割加工方法并使用了工裝夾具， 通過(guò)工藝優(yōu)化使斜頂加工、 裝配及生產(chǎn)達(dá)到使用要求并降低了成本。

關(guān)鍵詞：斜頂；注射模；線切割；工藝設(shè)計(jì)

1 引言

隨著我國(guó)制造業(yè)水平的不斷提高， 傳統(tǒng)機(jī)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)要求較高， 還有流動(dòng)成型等，因此對(duì)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(duì)一典型注射模斜頂部分的加工工藝進(jìn)行分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)， 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(hào)為CI2020-A50B50C70， 設(shè)計(jì)過(guò)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(biāo)準(zhǔn)斜導(dǎo)方孔設(shè)計(jì)， 如圖1為其主要結(jié)構(gòu)。本文主要針對(duì)其斜頂孔部分的加工工藝進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)及改進(jìn)， 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(diǎn)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(duì)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(dá)IT6級(jí)， 表面粗糙度值可達(dá)Ra6.3μm， 如能控制好， 完全可達(dá)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(diǎn)在于其方孔和底面有個(gè)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(shí)必須解決兩個(gè)工藝問(wèn)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(zhǔn)確性， 這必然會(huì)產(chǎn)生較大的積累誤差。

（2） 理論上講快走絲線切割機(jī)是能夠加工斜孔的， 即通過(guò)U、 V軸 （3~4軸） 的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)斜度的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)， 但是必須手動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償量。如圖4所示， 由于H 1 、 β已知， 根據(jù)三角函數(shù)公式a＝H 1 ×tanβ、 b＝H 3 ×tanβ計(jì)算出下導(dǎo)輪中心偏移到O 1 位置， 上導(dǎo)輪中心偏移到O 2 位置， 即為了保證加工錐度β， X軸在原編程面坐標(biāo)值基礎(chǔ)上實(shí)際位移到O 1 處；U軸在原編程面坐標(biāo)值基礎(chǔ)上實(shí)際位移到O 2 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(shí)在加工斜度時(shí)基準(zhǔn)位置也很難精確找正， 實(shí)際上U、 V軸聯(lián)動(dòng)加工的精度并不高， 達(dá)不到實(shí)際使用要求。

圖4 線切割錐度加工

綜上所述， 工藝問(wèn)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(wú)法保證斜頂?shù)恼Ｅ浜虾瓦\(yùn)動(dòng)， 使模具質(zhì)量下降甚至達(dá)不到使用要求。

3 斜頂孔加工工藝設(shè)計(jì)與改進(jìn)

第一步為保證加工的精度及工藝的穩(wěn)定性， 設(shè)計(jì)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(shí)斜墊鐵置于工作臺(tái)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(dá)Ra0.8μm） ，也就是只要斜墊鐵及線切割機(jī)精度足夠即可保證斜度達(dá)到要求。

因此在工藝過(guò)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(biāo)件必須自行設(shè)計(jì)加工；其二不同的模具工件尺寸及角度不盡相同。通過(guò)大量分析及實(shí)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(jì)斜墊鐵， 這個(gè)環(huán)節(jié)在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中即可完成 （或者模具設(shè)計(jì)后再補(bǔ)充設(shè)計(jì)） ， 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(shí)物， 檢驗(yàn)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(wèn)題是提高斜孔位置度 （孔位的準(zhǔn)確性） ， 在這里為了兼顧加工精度和效率，采用劃線投影法?？孜坏某叽鐢?shù)據(jù)可通過(guò)計(jì)算或在CAD系統(tǒng)中獲取均可， 如圖7所示 （本例L=19.57mm） ， 通過(guò)劃線找正穿絲孔， 然后使用斜墊鐵安裝在電火花穿孔機(jī)上打一 ? 1mm孔， 在此要注意， 穿絲孔不可用臺(tái)式鉆床加工， 原因是臺(tái)式鉆床加工精度較低 （位置不準(zhǔn)） 還有此處為斜孔鉆孔時(shí)很易把孔引偏， 而電火花穿孔機(jī)在加工時(shí)沒(méi)有切削力的限制， 只需劃線和對(duì)刀精確即可達(dá)到要求， 再將整個(gè)工裝及工件裝在快走絲線切割機(jī)上穿入鉬絲， 后使用投影法精確定位， 確認(rèn)無(wú)誤后即可完成加工。

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(shí)物

圖7 CAD系統(tǒng)中孔位

4 結(jié)論

本例完成了斜頂孔的加工工藝設(shè)計(jì)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(jìn)， 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(shí)物樣件， 最終完成了整副模具的裝配并進(jìn)行了生產(chǎn)證明此工藝可行。

圖8 鑲塊與最終加工實(shí)物

本文由GBAmould大灣區(qū)模具原創(chuàng)，歡迎關(guān)注，帶你一起長(zhǎng)知識(shí)！

—The End—

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