扇形注塑模腔及型芯的數控加工

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它是塑料模具製造過程中型腔和型芯的加工中最艱鉅、最困難的任務，包括CNC和EDM工藝。 CNC刀具路徑編程是整個製造過程的關鍵任務，它決定了CNC的質量和EDM的難易程度。 本文討論了Cimatron軟件在風扇注塑模具型腔和型芯加工中的應用，並分析了其 加工過程，然後重點講解其粗加工和精加工的實現。 最後通過對刀具路徑的仿真證明了該方法的合理性。

目前，模具型腔的加工已成為一個重要的領域。 數控加工，尤其是型腔模具成型零件的加工與 數控加工. 在型腔模具成型零件的加工中，需要經過三個過程：產品三維模型建模、基於產品三維模型的產品拆分和電極拆分、以及基於模俱生成的模芯和電極的刀具路徑準備。分裂。 無法打開的 3D CAD/CAM 軟件。 目前大部分CAD/CAM軟件都可以實現建模、拆解電極、編程刀具路徑三大功能，如Pro/E、UG、MasterCAM、Cimatron等，其中Pro/E在建模方面比較流行和分裂。 對於加工，MasterCAM 和 Cimatron 更受歡迎。 本文將以風扇模腔型芯加工為例，介紹使用Cimatron加工模具成型件的一些實際情況，為模具型腔和型芯加工提供參考。

2 加工對象介紹

如圖1所示，塑料件為電風扇ABS塑料葉片，尺寸範圍為250×250×50mm。 建模主要在Pro/E中通過加厚表面成為實體來完成，然後在Pro/E中使用Pro/Mold模塊實現分型，分型後型腔和型芯的三維效果如圖在圖 2 中。

技術要求： 

• ①材質ABS； 
• ②塑件壁厚為2mm； 
• ③塑料件不得有氣孔、裂紋等缺陷； 
• ④塑件表面不得有毛刺（飛邊）； 
• ⑤開口尺寸以3D模型為準。

對於塑件的模具型腔，主要需要加工刀片的曲面形狀，並保持內型腔側壁的垂直度和精度，以保證型腔與型芯的緊密接觸，而且在塑件成型時不會出現毛邊。 另外，為了便於腔體外壁和芯體的安裝，通常將較厚的腔體加工成楔形，使側壁與底面不垂直，而是一個陡峭的坡度。與垂直一定的角度，約1°~5°，加工時需要注意。 以下是配合型腔加工的工藝分析。

這個模具成型件需要加工成正面和背面兩個面。 正面主要銑削型腔內部和上端面。 為了定位，外側壁必須經過精密銑削。 正面加工後，將工件翻轉，銑削底面，然後加工外側壁的陡坡。

模具型腔一般為預硬鋼，硬度為38~45HRC，具有較高的硬度。 選擇刀具時，應考慮使用鎢鋼刀或帶有特殊塗層的刀。

芯部有6條2mm寬的肋條成型縫，比較深，可以用小刀加工斷刀，留作電火花加工。

3 加工工藝分析

模具型腔的加工，必須選擇合適的預硬鋼坯材料進行CNC銑削，並預留0.1~0.2mm的餘量，供磨床打磨和手工打磨。 對於型腔較窄、較深的地方，數控銑削後需選擇電火花加工和手工拋光。 螺紋孔的螺紋可在數控鑽孔預孔後手動攻絲。 鑑於型腔正反面與周邊為配合面，對型腔和型芯進行了正反兩個方向的加工。 背面（即底部）必須先加工完成底端面及周邊側壁的銑削，主要是型腔底部的最終形狀比較平坦，加工後容易裝夾。 反面加工完成後，將工件翻轉加工，銑削型腔的成形部分，如果型腔外壁有脫模面，則需考慮使用加工中心或數控銑床電磁吸附表。

該加工刀具路徑的準備由更流行的 Cimatron 軟件執行。 在 Cimatron 中執行特定的加工程序之前，必須將 Pro/E 中的型腔實體文件轉換為 iges 格式的文件，然後輸入到 Cimatron 中進行坐標設置。 確定在風扇模具型腔的型腔和型芯加工中，在上下端面建立坐標系，Z軸方向的垂直端面朝外。 Cimatron 刀具路徑編程界面如圖 3 [2] 所示。

CNC銑削加工模具型腔時，通常包括粗加工、半精加工和精加工。 粗加工的原則是盡可能有效地去除多餘的金屬，所以希望選擇大尺寸的刀具，但刀具尺寸過大，可能導致未加工量增加； 半精加工的任務主要是去除粗加工中的殘料步驟； 精加工主要保證零件的尺寸和表面質量。 考慮到效率和質量，CNC加工工藝安排如表1所示[3]。

4 粗加工刀具路徑的準備

對於風扇模具的型腔和型芯，使用的是方坯，需要去除很多體積，尤其是型芯幾乎是一半。 機加工非常重要。

(1) 2.5軸型腔銑削。

2.5 軸腔銑削是Cimatron命令中常用的二維銑削命令，可以在特定的輪廓範圍內進行加工。 該命令用於型腔中垂直於 Z 軸的工作檯面。 如圖4a所示，是風扇鐵芯外圍平台的粗銑。 銑削輪廓範圍為矩形外輪廓與梅花內輪廓之間的範圍。 Z軸的最大值為0，最小值為-55mm，從外到內。 環切加工，餘量0.6mm。 選中清除行之間間隙的選項。 最終的結果是整個刀具路徑是連續的，幾乎沒有空刀具，很少有刀具提升。 這是一種有效的刀具路徑。

(2) 帶體積銑削的 3D 圓形切削。

對於型腔和型芯之間的成型型腔部分，由於曲面比較複雜，所以採用體積銑削3D圓形切割。 體積銑削 3D 環切主要用於達到去除底部不均勻體積的目的。 關鍵是“加工輪廓”和“零件表面”的選擇。 圖 4b 是核心體積銑削 3D 環切削刀具路徑。 選擇所有曲面作為“零件曲面”，邊距為0.6mm，然後使用草圖工具創建一個直徑為251mm的圓作為輪廓。 這樣做的好處是它可以用作輪廓。 它使刀路少車削，少空刀，同時還可以去除兩刀片之間的一些未加工區域。 如果選擇梅花型材，則達不到這種效果。 圖 5 顯示了用於體積腔銑削的 3D 圓形切削刀具路徑。 輪廓直接選擇梅花輪廓，零件曲面的所有曲面都被選中。 由於去除量在梅花輪廓內，刀具路徑也非常連貫，空刀具較少。

5 精加工刀具路徑的準備

風扇腔體和芯子的精加工方法很多，主要採用以下3種方法：

(1) 2.5軸腔銑圓切削。

平面的精銑主要通過使用3軸腔銑下的“2.5D環切”項來實現。 圖6所示為核心周邊平台的精銑刀路。 在銑削平面的同時，還製作了成形零件的凸形輪廓。 精銑時，考慮切縫面積，選用直徑φ6mm的平刀，餘量0.15mm。

(2)流線型銑削零件的表面銑削。

主要用於平滑過渡曲面的精密銑削，生成的刀具路徑也按照曲面的方向平滑過渡，銑削範圍在曲面內。 即採用流線銑削，銑削選擇周邊側壁的陡坡，方向為圓周方向，餘量0.15mm。

(3)精銑均採用曲面銑削。

平面銑和精銑主要用於銑削複雜形狀的曲面，必須選擇加工的輪廓範圍。 選擇所有曲面為“零件曲面”，邊距為0.15mm。 在型芯中，必須使用草圖工具創建兩個直徑分別為φ251mm 和φ20mm 的圓作為加工輪廓，使加工刀具路徑更加平滑。 在型腔中，您只需要選擇梅花形輪廓即可。

6 實體驗證結果

型芯側壁為傾斜加工效果，型腔側壁為直壁加工效果。 在具體的加工中，根據模具設計的需要來選擇。

7 結束語

風機模腔加工在模腔加工中屬於中等難度，可以反映模腔加工的方方面面，具有典型的代表性意義。 本文從風扇模具型腔加工的CNC加工過程分析、粗精加工的實現及其重點難點分析，給出了一般模具型腔的CNC銑削加工方法。 模具型腔的形狀變化很大。 在CNC加工中，加工者應根據加工對象的具體情況，結合CAM軟件的優勢，合理安排加工程序，以編制出高效、高質量的加工刀具路徑。

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