用户名:密码: 登录 取回密码 分站导航 | 设为首页 | 繁體 | English
2mould客服
免费客服 0576-89160589
面向全球的中国模具网络营销平台
国际模具网,服务模具、机械、塑料、五金行业网络营销
首页 商情 企业库 产品库 样本库 展会 资讯 博客 人才网 品牌 地图 视频  

首页>>资讯>>《现代模具》杂志

电池盒盖子模具铜公的设计与数控加工

来源:《现代模具》杂志 时间:2009/12/19 9:35:17

作者:东莞理工学校 吴光明

  1 引言

  电火花加工通常采用易于加工的铜料做放电电极,称为铜公。用于制作模具的材料比较硬,模具型腔中有深孔、窄槽及尖角,受刀具的硬度和规格尺寸等特性限制,无法用数控铣加工去除全部残料,尤其是前模(一般是凹槽),此时用电火花加工。通常前、后模制造时需要与之配套的铜公。加工铜公时要设计加工分中面和校表面。铜公用于电火花加工时要校平,并确定其中心位置和高度值。对外形不规则的铜公,需在底部外围加工出用于确定铜公中心位置的垂直基准面,此为分中面。铜公用于电火花加工时校平后,除了要确定其中心位置,还必须要确定其高度值。在铜公上加工出用于确定深度的水平基准面,称为校表面。若铜公的表面有面积较大的平面,也可作为校表面。

  2 前模铜公A的设计与加工

  2.1 零件设计

  塑料外壳的前模曲面铜公A分解图如图1所示。前模曲面是凹进去的型腔曲面,曲面之间过渡圆滑,最小圆弧半径是R0.503mm,两个凹缺口处多处直角相交。必须设计铜公进行清角加工。但无法在一个铜公中完成如此众多的曲面相交处的清角加工。此套模具中,我们将前模铜公分解成三个铜公进行加工,降低了铜公的加工难度。便于电火花加工。

  综合考虑前模的结构,将两凹缺口处的曲面分解出来,首先设计了如图A所示的前模铜公A。在前模设计时,前模型腔中间的台阶孔碰穿位在前模型腔中形成了一个孤岛,孤岛和前模型腔直角相交,无法直接完成加工,而前模型腔尺寸较小,若直接在前模加工时预留此台阶孔的型腔,给加工增加了很大的难度。因此,前模采用了镶件,在加工前模时,将此孔修补好。

  前模铜公A和零件的前模曲面的相应部分是相同的,只需将零件的相应前模曲面复制即可。在前视图将零件旋转180度(保证坐标及基准的统一),将后模面隐藏,保留前模曲面,摆正图形。铜公A的3D图如图1所示,根据加工要求绘制了相应的切削曲线及加工边界。

图1 前模铜公A分解图

  由于数控加工时,刀路是沿着Z方向的最大投影外形进行加工的,无须绘制铜公曲面以下的部位。因为前模铜公的图形是从前模3D图复制而来的,图形坐标原点和前模的3D图的坐标原点是重合的。铜公曲面顶部的Z方向尺寸为19.72mm。绘制图2中Chain1作为XY方向的分中面,其Z方向尺寸为Z-5.0mm。铜公的最大外形Z方向的尺寸为0.0mm。为避免电加工时,铜公曲面伤及分型面,加工时,要将铜公的最大外形Chain2向下延伸到Z-5.0mm。加工出来的平面可作为校表面,Z方向尺寸为Z-5.0mm。铜公零件的XY方向的坐标和前模的XY方向坐标是重合的。电火花加工时只需调整Z方向的尺寸。

  2.2 工艺分析

  模具是设计成一套模具出两件产品的,前模加工时,转角处留下的加工余量又很大。若条件许可,可设计加工两个铜公,粗公(放电间隙-0.2mm),精公(放电间隙-0.1mm)。前模铜公的表面光洁度要求高,结构也较为复杂,曲面间圆角过渡圆滑,圆弧半径较小。加工时有以下的难点:

  (1)前模铜公曲面较为复杂,曲面间圆角过渡圆滑,圆弧半径较小,最小圆弧半径是R1.509mm,加工时要采取合适的数控工艺。

  (2)前模铜公上下曲面相交处是加工的难点,要独立设计刀路对此部分进行清角加工。

  因铜材较贵,为节约成本,尽量减少铜公的高度。数控加工前,先用锯床锯出95×45×40的紫铜毛坯,用台钳装夹在数控机床的工作台上进行加工。紫铜材料较软,易于加工,使用锋利的白钢刀,采用较高的转速和进给量,使用切削液,精加工时使用新刀。

  2.3 加工刀路

  (1)首先选取Φ12平底白钢刀,用3D曲面挖槽刀路对前模铜公粗加工。最小加工深度为20.0mm,最大加工深度设置成-5.0mm。加工余量0.3mm。

  (2)继续选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的分中外形进行粗加工,XY方向的加工余量为0.3mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (3)换取新的Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路精加工铜公的分中外形。XYZ方向的加工余量都为0.0mm。

  (4)选取的Φ12平底白钢刀,用曲面精加工等高外形加工刀路对铜公曲面半精加工。加工余量为0.1mm。将Minimum depth设置成20.0mm,Maximum depth设置成-5.0mm。

  (5)继续选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的曲面外形进行精加工。XY方向的加工余量为-0.1mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (6)选取Φ8R4合金球头刀,用曲面精加工平行铣削刀路对前模铜公的曲面精加工。加工余量为-0.1mm。

  (7)选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的曲面上下台阶相交处进行清角精加工。XYZ方向的加工余量都为-0.1mm。

  前模铜公的加工模拟效果如图2所示。

图2 前模铜公A的3D图

图3 实体加工模拟效果图

  3 前模铜公B的设计与加工

  3.1 零件设计与工艺分析

  前面已经分解出前模铜公A来加工前模两缺口处的曲面。但仍然很难在一个铜公中完成上下台阶交接处的曲面的加工,仍须将铜公继续进行分解。如图4所示,将上下台阶分解开来加工,虽然增加了铜公的设计和加工时间,但降低了铜公的加工难度,有效地提高了铜公的表面质量。综合考虑前模的结构,将上下台阶处曲面分解出来,首先设计了如图5所示的前模铜公B。

图4 前模铜公B分解图

图5 前模铜公B的3D图

  铜公B和零件的前模曲面的相应部分是相同的,只需将零件相应的前模曲面复制即可。分解铜公时将曲面分解成了左右两部分,要绘制中间的连接曲面。为避免电加工时伤及铜公A所加工的两缺口处的台阶曲面,设计铜公时,要将前后缺口部分向内凹进一定的尺寸。根据加工要求绘制了相应的切削曲线及加工边界,前模铜公的最小圆弧半径是R0.503mm。铜公两缺口处的小圆角是加工的难点。

  铜公B图形的坐标原点和前模的3D图形的坐标原点重合,铜公的顶部为曲面,Z方向尺寸为Z19.72mm。绘制图5中Chain1作为XY方向的分中面,其Z方向尺寸为Z0.0mm。铜公的最大外形Z方向的尺寸为0.0mm。铜公底部Z方向的尺寸为6.73mm。为避免电加工时,铜公的曲面伤及分型面,加工时,要将铜公的最大外形Chain2向下延伸到Z0.0mm。加工出来的平面可作为校表面,Z方向尺寸为Z0.0mm。铜公零件XY方向的坐标和前模的XY方向坐标是重合的。电火花加工时只需调整Z方向的尺寸。

  3.2 加工刀路

  (1)首先选取Φ12平底白钢刀,用3D曲面挖槽刀路对前模铜公B粗加工。最小加工深度为21.0mm,最大加工深度设置成0.0mm。加工余量0.3mm。

  (2)继续选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的分中外形进行粗加工,XY方向的加工余量为0.3mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (3)换取新的Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路精加工铜公的分中外形。XYZ方向的加工余量都为0.0mm。

  (4)选取Φ12平底白钢刀,用曲面精加工等高外形加工刀路对铜公曲面半精加工。加工余量为0.0mm。将Minimum depth设置成21.0mm,Maximum depth设置成0.0mm。

  (5)选取Φ8R4合金球头刀,用曲面精加工平行铣削刀路对前模铜公的曲面精加工。加工余量为-0.1mm。

  (6)继续选取Φ10平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的曲面外形进行精加工(同时精加工校表面)。XY方向的加工余量为-0.1mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  加工模拟效果如图6所示。

图6 实体加工模拟效果图

图7 前模铜公C分解图

  4 前模铜公C的设计与加工

  4.1 零件设计与工艺分析

  前面已经分解出前模铜公A和B,只剩下下部的曲面。将上下台阶曲面分解开来加工,但降低了铜公的加工难度,有效地提高了铜公的表面质量。综合考虑前模的结构,参照图7的前模铜公C分解图,设计了如图8所示的前模铜公C。

  前模铜公的外表面,光洁度要求高,结构较为复杂。曲面间圆角过渡圆滑,圆弧半径较小,最小圆弧半径是R0.503mm,且各圆角成圆周分布,加工时要采取合适的数控工艺来保证加工精度。铜公两缺口处是加工的难点。为避免电加工时伤及前模的分型面,设计加工铜公时,要将铜公的外形曲面向下延伸一定的尺寸。

  铜公C图形坐标原点和前模的3D图形的坐标原点重合,铜公的顶部为平面,Z方向尺寸为Z6.734mm。顶面加工后可作为校表面。绘制图8中Chain1作为XY方向的分中面,其Z方向尺寸为Z-5.0mm。铜公的最大外形Z方向的尺寸为0.0mm。为避免电加工时,铜公的曲面伤及分型面,加工时,要将铜公的最大外形Chain2向下延伸到Z-5.0mm。Z方向尺寸为Z-5.0mm。铜公零件的XY方向坐标和前模的XY方向坐标是重合的。电火花加工时只需调整Z方向的尺寸。

  4.2 加工刀路

  (1)因为零件的顶部平面是毛坯面,首先选取Φ16的四刃平底刀,用面铣削刀路对零件的顶部平面粗、精加工。加工余量0.0mm。(根据毛坯的不同,要灵活地改变加工参数),Top of stock设置成7.0, Depth设置成6.734。

  (2)铜公的曲面大部分是垂直面,为提高加工效率,选取Φ16平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的曲面进行粗加工,XY方向的加工余量为0.3mm,Z方向的加工余量为0.1mm。

  (3)继续选取Φ16平底白钢刀,用2D外形加工刀路粗加工铜公的分中外形。XY方向的加工余量为0.3mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (4)换取新的Φ12平底白钢刀,用曲面精加工等高外形加工刀路对铜公曲面半精加工。加工余量为0.0mm。将Minimum depth设置成6.734mm,Maximum depth设置成-5.0mm。

  (5)继续选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公的曲面外形进行精加工。XY方向的加工余量为-0.1mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (6)选取Φ12平底白钢刀,用2D外形加工刀路精加工铜公的分中外形。XYZ方向的加工余量都为0.0mm。

  (7)选取Φ8平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公前部的缺口清角精加工。XY方向的加工余量为-0.1mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (8)选取Φ8平底白钢刀,用2D外形加工刀路对铜公后部的缺口清角精加工。XY方向的加工余量为-0.1mm,Z方向的加工余量为0.0mm。

  (9)选取Φ8R4合金球头刀,用曲面精加工平行铣削刀路对前模铜公C的曲面精加工。加工余量为-0.1mm。将Minimum depth设置成6.8mm,Maximum depth设置成-5.0mm。

  (10)因加工角度的原因,铜公前、后部的加工效果不尽人意,继续选取Φ8R4合金球头刀,变化加工角度,用曲面精加工平行铣削刀路对前模铜公C的前部曲面精加工。

  (11)同样,继续选取Φ8R4合金球头刀,变化加工角度,用曲面精加工平行铣削刀路对前模铜公C的后部曲面精加工。加工模拟效果如图9所示。

  此套模具的加工中,还有一些细小的铜公,限于篇幅关系,这里就不讲述了。

图9 实体加工模拟效果图

  5 结束语

  现代模具生产中,随着模具型腔的复杂化,要频繁采用电火花加工。由于电火花加工过程中,铜公和钢料之间没有直接的作用力,即使所需加工的孔或槽尺寸小、深度大、加工材料硬度高,也可采用电火花加工的方法。电火花加工提高了模具加工的精度和效率,也使复杂的型腔结构能够得以实现。如对型腔表面粗糙度要求较高,需经过抛光工序,以去除型腔表面的火花纹,火花纹也经常用作型腔表面的装饰纹。电火花加工已成为模具行业必不可少的加工手段。

分享到:

探ThinkDesign软件的回弹补偿功能<<上一条 下一条>>CAE分析技术在汽车高强度板冲压工艺中的应用

所有评论(0)

暂无评论

我要评论


验证码:

网站律师   媒体合作:QQ: 1127084815
国际模具网版权所有 浙ICP B2-20080268
版权所有,不得转载