基于CAM注塑模具加工应用示例

　　1 稳压电源后壳结构特点与技术要求

　　图1为某公司稳压电源后壳示意图。要求生产20万塑件不修模。塑件材料为黑色聚苯乙烯PS和聚碳酸脂PC的混合工程塑料，表面过渡自然、无流痕、银丝等缺陷。塑件内面光顺、粗糙度Ra0.32，外面蚀纹。另外，塑件壁厚均为δ=2.5mm，上部结构为一凸起的长方体(其棱倒R1.0圆角)，下部结构所有棱倒圆角均为R8.0。

　　2 模具结构设计怀模芯加工工艺分析

　　通过对产品结构和技术要求进行分析，结合我公司模具CNC加工中心的具体情况，做出如下安排：

　　(1)选材，采用瑞典718镜面模具钢作为前、后模模芯材料，它是生产20万塑件无修模的可靠保证。但是其硬度为HRC39以上，加工比较困难。

　　(2)模具采取整体结构，文形模芯料藏入模胚，前、后模均为整体结构加工，采取计算机CNC加工中心粗加工，然后用电火花机床加工到尺寸。由塑件示意图可知，模具分型面应设地后壳配合面处(即后壳底部平面)。参见后面前、后模加工过程(图2，图5)。

　　(3)根据刀具的切削要求，白钢刀比较适合粗加工和半精加工，加工方式对于硬质材料不应从横向进刀切削，而应采用自下而上加工方式比较好，顺铣可改善切削条件，养活刀具磨损。而合金刀具适合横向进刀，小的切削浓度，高切削速度，缺点是下刀切削比较困难，顺、逆铣没有较大区别。因此，在安排加工工艺时，应合理选择刀具轨迹，在粗加工(开粗)时，应彩在加工件以外切削进刀，绝对不允许直接在加工工件上垂直下刀，这样会出现“扎刀”和“断刀”事故。当毛胚件(模芯料)以控槽(Pocket)或外形(Contour)方式粗加工(Rough)时，可采用斜直线下刀或螺旋线下刀方式，让切削浓度逐渐加深到位，这样可改善切削性能和加工质量。

　　3 前模CNC加工过程

　　由于稳压电源后壳外形最大几何尺寸约为：120×90×60(长×宽×高)，可采用已有的直径为φ=30合金平底球刀(刀粒半径R5.0)来粗加工，以提高切削效率。在加工中，我们采取如下的加工工艺：

　　(1)开粗(Rough)：用直径φ30mm的平底球刀加工。采取挖槽方式(Pocket),斜向进刀(倾斜角α=5°)逐渐加大切深到规定值进行切削加工，每层下刀量h=2.5mm,刀具转速n=2500r/min。最后裕留量δ=0.5mm作为半精加工和精加工的切削量。粗加工刀具路径见图2。

　　(2)半精加工和精加工(Finish)：选用直径φ12mm的合金球头刀，以平行铣削方式，横向进刀加工，刀具轨迹取与加工中心OX轴线成225°方向ZigZig来回双赂进刀切削加工。半精加工裕留量δ=0.15mm留作精加工切削，塑件上所有R8.0mm圆角可由刀具直接加工出来。但是，前模沉下的方形凹槽R1.0的圆角没办法加工到尺寸，只能得出R6.0的刀具半径。精加工刀具路径与加工成品见图3所示。

　　4 前模R1.0清角铜电极(铜公)的CNC加工过程

　　前模型腔通过以上的加工过程，大部分型面已加工到位，只有沉下的方形凹槽R1.0的圆角没办法加工到尺寸。我们可以用电蚀加工方法来处理。通过采用电火花机床的电极(铜公)与被加工模具之间的脉冲性放电，来蚀去多余的金属，达到表面质量和设计尺寸的要求。电极借助于辅助夹具，如平动头、旋转头等，能扩大和修正型腔，以满足不同工件的要求。

　　铜电极(铜公)一般有粗、精之分，材料一般用紫铜加工，谷称粗公、精公。对于特别精细的塑件，如手表、呼机、电话机、移动通讯设备等等外壳，通常还啬一个中电极(中公)。铜公的放电间隙一般与工件的尺寸有关。一般粗公的单边放电间隙为0.8mm、中公的为0.5mm、精公的为0.2mm.本文所叙的稳压电源后壳的前模加工,由于没到设计尺寸的金属量很少,所以仅用一精公便 可满足尺寸要求.铜公的加工过程如下:下料粗加工外形(CONTOUR)、粗加工大面、精加工大面、精加工外形，最后加工打表分中基准(电火花加工基准，即铜公尺底部凸台)粗加工外形(CONTOUR)、精加工大面刀具路径与加工成品见图4。

　　5 后模CNC加工过程

　　要求生产20万塑件不修模，我们选用了瑞典718镜面模具钢作为模材料，其硬度较高，难切削。取胶位(粒厚)的方法，一般有两种：

　　(1)刀具补正法：如需取胶位2.0mm，可以采用R14mm球刀编写CNC程序，用R16mm球刀来加工，但是，必须注意一点在刀具对刀后应从分型面降低2.0mm来加工工件(此点可以由CNC加工中心控制台来保证，也可由CNC程序中平移2.0mm来保证)。

　　(2)裕留量法：采用加工余量-2.0mm来处理。本文我们采取后一方法加工，其加工工艺如下：(1)开粗(I)：用2D外形(CONTOUR)加工，以φ30合金平底球刀圆弧切线进刀(合金刀粒半径R5.0mm)，每刀切深2.5mm;加工出轮廓线-2.3mm的柱体，便于后续工序加工。

　　(2)开粗(II)：同样用φ30mm合金平底球刀以外形(CONTOUR)方式开粗程序，从后模体外弧线入刀等高切削，裕留量δ=-2.3mm，刀具转速n=3500r/min。粗加工刀具路径见图5。

　　(3)精加工(I)：分别用φ12mm、φ5.0mm合金球头刀，取加工余量-2.4mm、-2.5mm进行加工，刀具路径选用平等刀路，且与加工中心OX轴线成225°角处入刀，刀具转速n=3500r/min。在精加工刀具路径CNC编程过程中，庆特别留意刀具是否会过切分型面，本例就出现这一现象应及时处理掉过切的刀路，否则后果不堪设想!处理后的精加工刀具路径见图6所示。

　　(4)精加工(II)：精加工-2.5mm裕留量处后模轮廓2D外形，用2D外形方式，选取φ12mm平底合金刀加工，刀具切削转速n=1500r/min。另外，由于处理前面精加工刀路过切分型面所造成的部分地方加工不到，还需编写一后模侧面局部光刀程序来结束后模的加工。

　　6 结论

　　以上介绍的稳压电源后壳注塑模具在计算机加工中心上的加工过程，它是目前注塑模具的主要加工方法。该模具是本人在广东东莞凤岗毅力电子集团有限公司模具CNC加工中心工作期间，用日本富士通MCV-560电脑加工中心加工完成的。采用的是南方流行的PC机加工中心软件MASTER-CAM8.0系统。实践证明，加工出的模具完全达到设计要求，保证了产品质量，这一成熟的CNC模具加工方法具有很高的借鉴价值。