| cyqdesign | 2006-12-19 13:00 |
手机外壳注射模设计与数控仿真加工以手机外壳为例，设计手机外壳注射模，并利用MasterCAM软件中的CAD模块对模具型腔、型芯进行三维曲面造型，然后根据模具型腔及型芯的曲面特点，拟定数控加工工艺，输入加工参数，利用CAM模块自动生成数控加工程序，并进行数控仿真加工，以上步骤是现代化模具设计的过程和趋势，全部设计过程均可在电脑上完成，将大大提高模具的加工精度和生产效率。 二、手机外壳工艺性分析 图1所示手机外壳，材料为聚碳酸酯(PC)，颜色银白，生产批量为中批量。其工艺性分析如下：
（二）塑件最小厚度仅0.6mm，不利于成型。 （三） 材料流动性较差，但不易分解。 （四）表面硬度、韧性较高。 （五）易发生填充不良、缩孔、熔接痕等。 （六）收缩率为0.5%～0.8%。 （七）溢边值为0.06～0.08mm，高黏度。 根据上述分析设计了如图2所示的模具结构，决定在工艺上采用高温高压注射方法，以增加材料的流动性，降低内应力，改善透明度。在模具设计和制造方面，尽可能减小浇注系统的料流阻力，增大脱模斜度，保证推出机构均衡平稳。模具型腔表面光滑，并要注意排气。
MasterCAM软件是美国CNC Software公司开发的PC级CADPCAM系统，它集二维绘图、三维建模、曲面设计、体素拼合、刀具路径模拟、数控仿真等功能于一体，对系统运行环境要求低。在此先利用MasterCAM软件中的CAD模块对手机外壳注射模进行三维曲面造型设计，之后根据模具型腔及型芯的曲面特点，拟定数控加工工艺，输入加工参数，利用MasterCAM软件中的CAM模块自动生成数控加工程序，同时进行数控仿真加工。 （一） 型腔、型芯的三维造型 任意开启一图层，构图平面、视图平面均设为TOP平面，设置好工作深度，把(0 , 0) 点定位在手机左下角，按尺寸完成模具实体制作。手机按键在模具上表现为凸出，在设计时可选Create →NextMenu →Ellipse 绘制2个交叉的椭圆, 选择Modify →trim修剪而获得按键的平面轮廓线。由于两边的按键对称, 可选Xform→Mirror 命令来镜像前面所绘制的按键, 再在中间位置绘制1个椭圆形按键。选Translate 命令，选中前面绘制的3个按键图形并确定，出现Translate Direction 命令对话框，选择两点间式，在平移对话框中设定Operation 选项为Copy，Number of steps 为3，确定，通过输入坐标定位得到12个手机基本按键，再在基本键上方绘制不同的功能键。将视图转化为side 视图,用Translate 命令移动按键所在位置，使它们处在手机上表面。打开Level，设置1个新的图层，用Extrude 命令拉伸出按键实体。虽然各个按键不是连接在一起的，但也可以同时选择拉伸。选择Chain，然后选择全部按键同时拉伸。选择时若方向不统一，可以用Reverse it 来改变方向，使其达到要求。设置完毕，单击Done，出现Extrude Chain 对话框，选择Extrude Operation，按照默认值Create Body，在拉伸距离输入2， 按Ok完成拉伸。对按键进行倒角，选Main Menu →Solids →Fillet指令，主菜单显示拾取实体图素菜单，设置Faces为Y, Edges、Solids为N, 然后拾取按键上表面，选Done-Done并设置Radius为1，生成倒圆角实体，完成按键造型设计。显示屏幕的设计亦可按上述步骤进行。模具型芯CAD造型如图3，型腔造型与此相同。
MasterCAM软件能够进行数控自动编程，但是数控编程之前的加工工艺分析和规划必须由用户自行完成。本模具型腔、型芯的加工可采用粗加工→半精加工→精加工→辅助加工的加工工艺。以粗加工为例,其刀具路径生成步骤如下：①在主功能区依次单击Toolpaths 和Surface 命令；②在主功能区选择粗加工； ③选择加工方式为平行铣削加工；④系统提示区显示Select Drive Surface，则窗选整个手机，在主功能区选Solids ，将Surface后的Y改为N，用鼠标单击屏幕中的注射模型芯，选取整个实体，点击Done/ Done ; ⑤确定刀具参数及生成刀具路径。在Tool Parameters 空白区域单击鼠标右键，选GetTool From Library , 从刀库中直接选取1号圆头铣刀，点击Surface Parameters 标签, 设置安全高度Clearance 、退刀高度Retract 、进给高度Feed等参数。点击平行铣削粗加工参数，设置好最大步距，如图4。点击确定和主菜单中的Done，完成刀具路径生成，在工作区中出现曲面铣削刀具路径，如图5所示，其加工效果见图6 。
％ O0000 ( PRO GRAM NAME - 9. 6. 6) (DATE = DD - MM - YY - 03 - 06 - 05 TIME = HH :MM- 21 :57) N100G21 N102G0G17G40G49G80G90 / N104G91G28Z0. / N106G28X0. Y0. / N108G92X0. Y0. Z0. (16. BALL ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. -1 L EN. - 1 DIA. - 16. ) N110T1M6 N112G0G90X0. Y0. A0. S50M5 N114G43H1Z60. N116Z40. 982 …… N2896G91G28Z0. N2898G28X0. Y0. A0. N2900M30 % 四、结束语 （一）以手机外壳为例，完成了从模具设计到数控铣加工的全过程。MasterCAM 等CAD /CAM一体化软件在模具行业中的应用，大大提高了模具设计制造效率，取得了显著的经济效益。 （二）利用MasterCAM数控铣不一定能完成所有的加工，有时还得借助模具制造常用工具—— 线切割及电火花来完成部分加工。 （三）为了最大程度提高模具制造效率，减少模具修改时间， CAE软件也被广泛应用到模具设计制造分析过程中，如著名的Moldflow软件，随着模具工业的飞速发展，模具CAD /CAE /CAM一体化。 |
|
