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浴霸面罩材料是 ABS 樹脂,屬熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料剛度好、耐水、耐熱性強;從成形性能上看,該塑料吸水性小,熔料的流動性較好,成形容易,但收縮率小,約0.5%。該塑件表面要求無明顯收縮、水紋等現象。

1 塑件的工藝性分析

浴霸面罩材料為ABS,該塑料成形時易產生縮孔、凹痕、變形等缺陷,成形溫度高時,方向性明顯,凝固速度較快,易產生內應力。因此,在成形時應注意控制成形溫度,澆注系統應較緩慢散熱,冷卻速度不宜過快。

1.1 塑件注塑工藝參數的確定

通過查閱手冊,ABS 的成形工藝參數可作如下選擇:(試模時,可根據實際情況作適當調整)材料等級:ABS;預熱溫度:80℃;預熱時間:2h;模具溫度:60℃;噴嘴溫度:175℃;注塑壓力:80MPa;螺桿轉速:30r/min。

1.2 塑件的收縮率和尺寸

查模具設計手冊得 ABS 的收縮率為:Smax=0.8% ,Smin=0.3%平均收縮率為:S=(Smax+Smin)／2=0.55%模具尺寸根據以下公式計算:L=l／(1一s)式中L— 模具尺寸;l— 塑件尺寸;S—收縮率。

1.3 尺寸計算

該塑件成形零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差。(1)凹模(型腔)徑向尺寸: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)徑向尺寸:dm=d+d ﹡s -X △

式中 D — 塑件外徑;X —隨塑件精度和尺寸變化系數;△—尺寸公差;H— 塑件高度;h —孔的深度;d —孔的直徑。

2 注塑模的結構設計

2.1 分型面的選擇

根據分型面的選擇原則,考慮塑件在模具中的成形位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法等多種因素的影響,選擇分型面時一般應遵循的原則是便于塑件順利脫模,盡量使塑件開模時留在動模一邊,便于模具加工制造和抽芯。

2.2 抽芯機構設計

浴霸面罩的頂部是一個曲面形狀,在此上面的四個大孔,分別垂直于它所在曲面,即它們是四個方向的孔,這意味著在脫模時,不能同時將制件從型芯中抽出。這給脫模造成一定難度。為此,在這里選擇彈壓式彈簧側抽芯,,利用開模時對彈簧壓縮力的減小,使型芯和制件在開模的同時分開,接著利用推桿再將制件推出即可。由于制件的壁比較薄,為了防止將制件頂穿,特別需要校核脫模力。

2.3 溫度系統設計

本塑件在注塑成形時不要太高的模溫,因而在模具上可不設加熱系統,設定模具平均工作溫度為60℃ ,成形時塑料熔體溫度要求在220℃左右。

注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制件的質量影響很大,一般注入模具的塑料熔體的溫度為200～300℃,而塑件固化后從模具中取出的溫度為60～80℃以下。為了調節型腔的溫度,需在模具內開設冷卻水通道,通過模溫調節機調節冷卻介質的溫度。

3 模具型芯的CAM數控編程加工

浴霸面罩的模具型芯由于具有復雜曲面,因此其設計和加工非常困難。運用 Pro/E、MasterCAM 等先進的 CAD/CAM 軟件先進行產品的3D 圖形設計,然后根據產品的特點設計模具結構,確定模具型腔、分模面,生成模具型腔實體圖、工程圖,晟后根據模具型腔的特點,擬定數控加工工藝,輸入加工參數,生成刀具路徑,生成加工程序并輸送到數控機床的控制系統進行自動化加工它使復雜模具型芯的生產簡化為單個機械零件的數控生產,全部模具設計和數控加工編程過程都可以借助CAD/CAM 軟件在電腦上完成,并進行模擬仿真加工,大大提高了模具型腔、型芯的加工精度和生產效率。

首先利用Pro/ENGINEER 軟件繪制出該復雜零件的三維圖。再利用Pro/ENGI-NEER 的模具型腔模塊進行模具組件的設計,包括收縮率的設置、毛坯工件的設計、分型面的設置等,可以很方便的生成零件的上模及下模,最后利用Mastercam 軟件對生成的上、下模進行數控加工。

浴霸面罩上模加工主要包括加工坯料、

對刀點的確定,規劃曲面挖槽粗加工刀具路徑、規劃曲面等高外形精加工刀具路徑、規劃曲面平行精加工刀具路徑等內容。

在規劃浴霸面罩上模加工刀具路徑前,先確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸及加工邊界,并將圖形的最高點移到系統坐標原點,便于加工時以圖形中心對刀。

規劃浴霸面罩上模曲面挖槽粗加工刀具路徑,目的是粗切除大部分的工件材料。內容主要包括加工刀具的選擇、刀具參數的設置和加工參數(包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式和切削量等)的設置。

利用Mastercam 系統提供的實體加工模擬功能,對工件進行實體粗加工模擬,可以及時發現曲面挖槽粗加工中存在的問題,以便對不合理的粗加工參數加以改進。

規劃浴霸面罩上模曲面等高外形精加工刀具路徑,主要針對較陡曲面的余留殘料進行精加工。

規劃曲面平行精加工刀具路徑,將對較平坦處的曲面進行精加工。

利用Mastercam系統得Post后處理功能,可自動生成加工浴霸面罩上模所需的NC 代碼,就可在數控機床上直接進行上模加工。下模加工過程與上模相似,故在此省略。

4 結語

用Pro/E、MasterCAM 等先進的CAD／ CAM 軟件,對產品先進行 3D 實體圖的設計,然后根據塑件合理設計模具結構,繪制模具零部件的3D實體圖,擬定數控加工工藝,編寫加工程序,生成刀具路徑,輸送到數控機床的控制系統進行自動化加工,最后進行模具裝配、試模等,這些加工步驟是現代化摸具生產的過程和發展趨勢,它改變了傳統的模具制造手段,有效地縮短了模具制造周期,大大提高了模具的質量、精度和生產效率。