模具设计和数控加工在塑料外壳的应用

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摘要：在塑料外壳的加工制造过程中，最关键的两大环节一个是模具设计，另一个是数控加工。在设计过程中，现在常用先进的设计软件直接对产品进行三维构造，并通过系统对这种结构进行分析、加工。本文结合工作经验，对于产品的模具设计与数控加工进行了分析。

关键词：模具设计；数控加工；塑料外壳

在对模具进行设计时，通常需要对产品的特点进行具体的分析，然后根据分析确定模具的模面和模具型腔，并以此建立模具工程图、实体图，根据模具的特点进行模具的加工，进行数控编程。所以模具设计在产品设计中占有非常重要的地位，是未来发展的一种趋势，也是简单化的复杂模具的自动化生产的一种方式。通过利用CAD/CAM软件进行模具的设计，对数据编程进行加工等，可以进行模拟仿真，提高产品的生产效率和加工的精度。

一、对产品的模具结构进行分析

目前很多材料都使用ABS外壳，收缩率一般为0.5%。塑料外壳的形状比较复杂，大多是由一些曲面形状构成，而且曲面结构之间都有很小的圆角半径，圆滑会过度，且R0.5mm是设计中的最小圆弧半径。在塑料的顶部可以开设台阶孔，这样可以在两个端口设置小的缺口，而在侧壁上设置大的缺口，在设计时要注意动模会存在较大的强筋，这样在交汇点出可以更加合理的设置4个螺纹孔，并在周围加装5个加强柱。这是设计过程中最难的、也是最重要的设计部分。

二、对模具结构进行分析

在对塑料外壳进行设计时，塑料的外形设计尺寸一般选择为31.5X14.5X11.5mm，这一尺寸是从经济、加工以及注射等多方面进行考虑的。设计时一般要考虑到模型中的四个腔，并通过塑件的外部表面的内凹位置设计浇口。在进行装配时，需要考虑到标签的粘贴位置，一方面这需要对外观可能造成的影响，另一方面需要对点浇口进行设计。模具的选择一般要选择合理的标准模架或者高性能的模具钢型芯，这一部分塑件的结构相对比较复杂，而且在进行分型时会产生比较多的问题。所以在塑件成型的位置上应该合理的进行摆放，这样能够及时的对模具进行脱模处理，外表面由于比较光滑在设计过程中应该尽量设计成一种能够上模成型的方式，通过分型线确定模型的上下模，多有的内部圆角和外表面发生交汇的位置，可以利用周围的加强筋、加强柱以及螺纹钉设计成一种下模型。在进行模具设计时，要注意最困难的环节时对塑件两端的孔成型设计，而该结构主要是通过斜导柱滑块进行抽芯的。为了在设计过程中简化这种设计方式，确保系统具有稳定的抽芯和运行结构，应该合理的设计抽芯滑快。并且不能影响塑件的整体外观，而在设计上模和对滑快进行分型的时候，要在模具的两侧位置中的圆角处和两孔处的外曲面上优化对抽芯结构的设计。而在对上模型进行设计时，在型腔的两端要合理的加入一些不规则形状的枕位，这种枕位也是我们日常所用的常开缺口的外形塑件边缘，随后在对相关的配件进行安装。在安装过程中，为了提高模具安装的整体性强度，在对模具的分型面进行更改以后随之展现的枕状就是需要设计的枕位。

三、对下模工艺的分析

在对模具设计时，分型面一般会根据位置的不同分为几个部分，而主体是平面分型面。该分型面对应的结构是上模XY轴上的中心位置所对应的图形坐标的原点，在Z方向上其分型面尺寸为0。所以为了确保下模成型的内表面能够在塑件时顺利的脱模，在设计过程中要对模具的顶部结构中的芯位置进行设计，根据以往的设计经验，在这一设计过程中主要有以下两个难点：

（一）模具的下模型的毛坯其实是一种非常标准的立方体，所以在加工时余量较大，而且零件的体积也比较大，钢材的模具比较质硬，所以在进行加工时要用较大的切削力进行加工，加工时间也会比较长，对道具的耗损比较大，可以通过应用油压台钳提高加工效果，这样加工过程也会更加稳定。

（二）由于下模多是凹凸相互交错，所以形状比较复杂。在进行粗加工时，应该先选用镶合金的大刀，在对粗加工工艺进行选择时尽量选择曲面的挖槽刀路，要预留下0.35mm的尺寸余量，完成后在对模具进行细加工，细加工时应该选择高外形刀路，其余量要预留0.2mm。

四、对模具抽芯模块进行结构和工艺分析

在对模具的抽芯滑快进行设计时，要尽量在模具外壳的两侧位置设计塑件分型线。在对滑快进行加工时，尽量使用高性能的模具钢，同时要借助通用的设备，如铣磨、平面磨等对毛坯进行标准式的加工，在加工过程中对于滑槽要进行导出，而下模的导化轨道与其余的部位之间需要进行配合，对此的预留量应该设置在0.1mm。在对模具进行装配的时候，要尽量的使用人工进行修磨，这样可以保证抽芯导滑比较顺畅。装配时在滑快上进行斜导柱孔和导滑槽时，要合理的使用铣床，在对滑快加工时，一般需要应用台钳进行装夹。在进行粗加工时，则需要选择三维曲面的挖槽刀路，进行抽芯台面的精加工时则需要选择高外形的铣削刀路，在进行精加工时需要根据抽芯的曲面选择平行的铣削刀路。

五、结语

综上所述，由于现代科学技术的发展，CAD模具设计技术的应用已经非常广泛，为了在模具的加工过程中提高加工精度和加工质量，提升效率，在对模具进行加工生产时最重要的环节就是要对模具的模仁进行设计，并根据设计方案机型数控加工。在对模具型腔进行确定时，一般需要用到3D模型，并根据模型绘制其特性，对加工进行模拟。这样可以提高对模具的设计和加工效果。

作者:王德林 单位:郴州职业技术学院

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