浴霸面罩材料是 ABS 树脂,属热塑性塑料。 从使用性能上看,该塑料刚度好、 耐水、 耐热性强;从成形性能上看,该塑料吸水性小,熔料的流动性较好,成形容易,但收缩率小,约0.5%。该塑件表面要求无明显收缩、水纹等现象。

1 塑件的工艺性分析

浴霸面罩材料为ABS,该塑料成形时易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷,成形温度高时,方向性明显,凝固速度较快,易产生内应力。因此,在成形时应注意控制成形温度,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。

1.1 塑件注塑工艺参数的确定

通过查阅手册,ABS 的成形工艺参数可作如下选择:(试模时,可根据实际情况作适当调整)材料等级:ABS;预热温度:80℃;预热时间:2h;模具温度:60℃;喷嘴温度:175℃;注塑压力:80MPa;螺杆转速:30r/min。

1.2 塑件的收缩率和尺寸

查模具设计手册得 ABS 的收缩率为:Smax=0.8% ,Smin=0.3%平均收缩率为:S=(Smax+Smin)／2=0.55%模具尺寸根据以下公式计算:L=l／(1一s)式中L— 模具尺寸;l— 塑件尺寸;S—收缩率。

1.3 尺寸计算

该塑件成形零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差。(1)凹模(型腔)径向尺寸:Dm=D+D ﹡S- X △

(2)凹模(型腔)深度尺寸:Hm=H+H ﹡S- X △

(3)凸模(型芯)高度尺寸:hm=h+h ﹡S -X △

(4)凸模(型芯)径向尺寸:dm=d+d ﹡s -X △

式中 D — 塑件外径;X —随塑件精度和尺寸变化系数;△—尺寸公差;H— 塑件高度;h —孔的深度;d —孔的直径。

2 注塑模的结构设计

2.1 分型面的选择

根据分型面的选择原则,考虑塑件在模具中的成形位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法等多种因素的影响,选择分型面时一般应遵循的原则是便于塑件顺利脱模,尽量使塑件开模时留在动模一边,便于模具加工制造和抽芯。

2.2 抽芯机构设计

浴霸面罩的顶部是一个曲面形状,在此上面的四个大孔,分别垂直于它所在曲面,即它们是四个方向的孔,这意味着在脱模时,不能同时将制件从型芯中抽出。这给脱模造成一定难度。为此,在这里选择弹压式弹簧侧抽芯,,利用开模时对弹簧压缩力的减小,使型芯和制件在开模的同时分开,接着利用推杆再将制件推出即可。由于制件的壁比较薄,为了防止将制件顶穿,特别需要校核脱模力。

2.3 温度系统设计

本塑件在注塑成形时不要太高的模温,因而在模具上可不设加热系统,设定模具平均工作温度为60℃ ,成形时塑料熔体温度要求在220℃左右。

注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制件的质量影响很大,一般注入模具的塑料熔体的温度为200～300℃,而塑件固化后从模具中取出的温度为60～80℃以下。为了调节型腔的温度,需在模具内开设冷却水通道,通过模温调节机调节冷却介质的温度。

3 模具型芯的CAM数控编程加工

浴霸面罩的模具型芯由于具有复杂曲面,因此其设计和加工非常困难。运用 Pro/E、MasterCAM 等的 CAD/CAM 软件行产品的3D 图形设计,然后根据产品的特点设计模具结构,确定模具型腔、分模面,生成模具型腔实体图、工程图,晟后根据模具型腔的特点,拟定数控加工工艺,输入加工参数,生成刀具路径,生成加工程序并输送到数控机床的控制系统进行自动化加工它使复杂模具型芯的生产简化为单个机械零件的数控生产,全部模具设计和数控加工编程过程都可以借助CAD/CAM 软件在电脑上完成,并进行模拟仿真加工,大大提高了模具型腔、型芯的加工精度和生产效率。

首先利用Pro/ENGINEER 软件绘制出该复杂零件的三维图。再利用Pro/ENGI-NEER 的模具型腔模块进行模具组件的设计,包括收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设置等,可以很方便的生成零件的上模及下模,最后利用Mastercam 软件对生成的上、下模进行数控加工。

浴霸面罩上模加工主要包括加工坯料、

对刀点的确定,规划曲面挖槽粗加工刀具路径、 规划曲面等高外形精加工刀具路径、 规划曲面平行精加工刀具路径等内容。

在规划浴霸面罩上模加工刀具路径前,先确定加工几何图形所需要的坯料尺寸及加工边界,并将图形的点移到系统坐标原点,便于加工时以图形中心对刀。

规划浴霸面罩上模曲面挖槽粗加工刀具路径,目的是粗切除大部分的工件材料。内容主要包括加工刀具的选择、刀具参数的设置和加工参数(包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式和切削量等)的设置。

利用Mastercam 系统提供的实体加工模拟功能,对工件进行实体粗加工模拟,可以及时发现曲面挖槽粗加工中存在的问题,以便对不合理的粗加工参数加以改进。

规划浴霸面罩上模曲面等高外形精加工刀具路径,主要针对较陡曲面的余留残料进行精加工。

规划曲面平行精加工刀具路径,将对较平坦处的曲面进行精加工。

利用Mastercam系统得Post后处理功能,可自动生成加工浴霸面罩上模所需的NC 代码,就可在数控机床上直接进行上模加工。下模加工过程与上模相似,故在此省略。

4 结语

用Pro/E、MasterCAM 等的CAD／ CAM 软件,对产品行 3D 实体图的设计,然后根据塑件合理设计模具结构,绘制模具零部件的3D实体图,拟定数控加工工艺,编写加工程序,生成刀具路径,输送到数控机床的控制系统进行自动化加工,最后进行模具装配、试模等,这些加工步骤是现代化摸具生产的过程和发展趋势,它改变了传统的模具制造手段,有效地缩短了模具制造周期,大大提高了模具的质量、精度和生产效率。

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