【文章內(nèi)容簡介】 面 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 10 為了便于模具型腔的數(shù)控加工，瓶底部位與型腔部位分離開來，然后用螺栓連接到型芯上。由于谷肚部分也是一個獨立的模具工件，所以采用創(chuàng)建模具元件的方法來創(chuàng)建。首先創(chuàng)建一個將谷肚與模具型腔分離的分型面 ，如圖 所示： （ 7）分離谷肚和余料。 如圖 所示 （ 8）創(chuàng)建型腔分型面 對于除去余料部分的體積塊直接應(yīng)用拉伸工 具創(chuàng)建余料部分的分型面如圖 所示： （ 9）分割型芯和型腔體積塊 利用拉伸創(chuàng)建的分型面將余料部分并分別保存為xingqiang 和 所示： （ 10）創(chuàng)建型腔零件的?？? ?？谑菈嚎s空氣吹管的入口，又是制品的出口。?？诩纫尚椭破房?，保證制品口部尺寸和形狀，同時還要切斷料坯余料，為此?？谠O(shè)計成如圖所示。吹管的外部套有芯棒，合模時?？诩泳o芯棒，同 時起校正制品內(nèi)徑、外徑和切斷余料的作用。利用旋轉(zhuǎn)切除工具創(chuàng)建型腔零件的模口， 如圖 所 示： （ 11）創(chuàng)建冷卻槽 為了管坯在模具內(nèi) 受熱均勻，將?？诓课磺谐?一個冷卻槽。 創(chuàng) 建模具的冷卻槽 如圖 所示： 圖 ?？? 圖 切除冷卻槽 圖 型腔零件 圖 拉伸出分型面 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 11 圖 創(chuàng)建谷肚定位銷和螺栓 螺栓 定位銷 （ 12）創(chuàng)建冷卻系統(tǒng) 模具的冷卻系統(tǒng)很重要，冷卻力要求均勻，在不影響制品質(zhì)量的前提下冷卻速度要快，以提高產(chǎn)量。冷卻方式與一般注射相同，可采用模腔周圍開設(shè)孔道通水循環(huán)冷卻。模具如果采用鋁等低熔點合金鑄造，冷卻水路可在模具型腔的背面鑄成水槽，再覆蓋蓋板和防漏墊片，然后用螺 釘緊固，組成密封循環(huán)水路。使用特征、型腔組件、水線創(chuàng)建模具的水線如圖 所示： （ 13）創(chuàng)建谷肚定位銷和螺栓 在吹塑過程中，將谷肚和型腔連接在一起，使谷肚與型腔一起運動實現(xiàn)開模和和模。谷肚與與型芯之間采用 M660 的內(nèi)六角螺栓連接，用兩個 6 60?? 的圓柱銷實現(xiàn)精確定位。在模具體積塊上創(chuàng)建出螺栓和定位銷（如圖 所示），然后在模具體積塊和型芯零件上切除螺栓孔和銷孔。谷肚與型芯的連接情況如圖 所示： 圖 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 12 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 1） 模具導向系統(tǒng)設(shè)計 飲料瓶模具的材料為 45 鋼，易于加工。直接將模具的導柱和導套設(shè)計在模具上對與模具的性能和成本影響很小，而且可以節(jié)省材料，使模具整體結(jié)構(gòu)緊湊，導向精度也更容易保證所以直接將模具的導柱和導套安裝在型芯和型腔上。根據(jù)模具尺寸選取導柱和導套尺寸。 導柱： / / 24 10 0d mm L mm? ? ?； 導套： / / / 36 60 55d mm L mm h mm? ? ? ? ?。 創(chuàng)建出 的導柱和導套如圖 所示。 圖 谷肚與型芯連接 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 13 （ 2）選取模架和固定螺栓 選取模架，兩個模座的尺寸均為： / / / 160 120 30L m m B m m h m m? ? ? ? ?； 固定用 M1040 內(nèi)六角螺栓。在模具體積塊上創(chuàng)建工件，并在所創(chuàng)建的模架和模具體積塊和切除螺栓孔。最終創(chuàng)建出如圖 所示： 在完成了整個模具設(shè)計之后將模具組裝，飲料瓶模具的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 導柱和導套的創(chuàng)建 圖 模架零件 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 14 模具的工程圖文件 Pro/E 的工程圖功能簡介 Pro/E 提供了一個很寬的生成工程圖的能力，包括：自動尺寸標注、參數(shù)特征生成、全尺寸修飾，自動生成投影面，輔助面，截面和局部視圖 [8]。 使用 Pro/E 的工程圖功能，我們可以將有 Pro/E 制作的模型輸出成圖紙的形式。Pro/E 提供的工程圖模式，可以實現(xiàn)雙向關(guān)聯(lián)。我們可以利用 Pro/E 的基本 drawing 功能建立零件或裝配的工程視圖，并可以添加尺寸，注解，處理尺寸，或使用層來管理不同類型內(nèi)容的顯示 [9]。或者，也可以輸入 由其他 CAD 系統(tǒng)生成的圖紙。在圖紙中，所有的模型視圖都是相關(guān)的：即，當修改了某視圖的一個尺寸后，系統(tǒng)會自動更新其他相關(guān)的視圖，更重要的是， Pro/E 的圖紙和他所依賴的模型相關(guān)，在圖紙中修改的任何尺寸，都會在模型中自動更新。同樣，在模型中修改的尺寸會相關(guān)到圖紙。這些相關(guān)性，不僅僅是尺寸的修改，也包括添加或刪除某些特征。 圖 飲料瓶模具整體結(jié)構(gòu)的爆炸圖 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 15 利用 Pro/E生成的工程圖和 BOM表 利用已經(jīng)完成的模具文件生成工程圖和 BOM 表文件如圖 所示： 圖 模具工程圖和 BOM 表 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 16 3 型 腔零件數(shù)控加工 軟件介紹 UG NX 軟件簡介 UG NX 是美國 Unigraphics Solution(簡稱 UGS)公司的 PLM 產(chǎn)品的核心組成部分。UGS 公司是美國一家全球著名的 MCAD 供應(yīng)商 .PLM Solution 可以提供具有強大生命力的產(chǎn)品全生命周期管理 (PLM)解決方案，其中有產(chǎn)品開發(fā)、制造規(guī)劃、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、電子商務(wù)等產(chǎn)品相應(yīng)的方案，并能提供一整套針對品的完善服務(wù) [10]。 UG軟件為汽車與交通、航空航天、日用消費品、通用機械以及電子工業(yè)等領(lǐng)域通過其虛擬產(chǎn)品開發(fā) (VPD)的理念帶 來了多極化的，集成的、企業(yè)級包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的全面的解決方案 [11]。 UG NX 加工模塊簡介 UG NX 系統(tǒng)提供了多種加工各種復雜零件的粗精加工，用戶可以根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、加工表面形狀和加工精度要求選擇合適的加工類型。在每種加工類型中包含了多個加工模板，應(yīng)用各加工模板可快速建立加工操作。 UG NX 提供了強大的默認加工環(huán)境，用戶也可以自定義加工環(huán)境。選擇合適的加工環(huán)境，用戶在創(chuàng)建加工操作的過程中，可引用加工環(huán)境中已定義的參數(shù)，不必在每次創(chuàng)建新的操作時再一次定義，因此避免了重復勞動，提高了操作 效率。 UG NX 強大的加工功能是由多個加工模塊所組成的。在加工基礎(chǔ)模塊中包含了以下加工類型： 點位加工：可產(chǎn)生點鉆、擴、鏜、鉸和攻螺紋等操作的刀具路徑。 平面銑：用于平面輪廓或平面區(qū)域的粗精加工，刀具平行于工件底面進行多層銑削。 型腔銑：用于粗加工輪廓或區(qū)域，它可根據(jù)型腔的形狀，將要切除的部位在深度方向上分成多個切削層進行層切削，每個切削層可指定不同的切削深度。切削時刀軸與切削層平面垂直。 固定軸曲面輪廓銑削：它將空間的驅(qū)動幾何投影到零件表面上，驅(qū)動刀具以固定軸形式加工曲面輪廓。主要用于曲面的半精加工與精 加工。 可變軸曲面輪廓銑：與固定軸銑相似，只是在加工過程中可變軸銑的刀軸可以擺動，可滿足一些特殊部位的加工需要。 順序銑：用于連續(xù)加工一系列相接表面，并對面與面之間的交線進行清根加工。 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 17 車削加工：車削加工模塊提供了加工回轉(zhuǎn)類零件所需的全部功能，包括粗車、精車、切槽、車螺紋和打孔加工。 線切割加工：線切割加工模塊支持線框模塊程序編制，提供了多種走刀方式，可進行 2～ 4 軸線切割加工。 后置處理模塊包括圖形后置處理器和 UG 通用后置處理器，可格式化刀具路徑文件，生成指定機床可以識別的 NC程序，支持 2～ 5軸銑削加工， 2～ 4軸車削加工和 2～ 4軸線切割加工。其中 UG 后置處理器可以直接提取內(nèi)部刀具路徑進行后置處理，并支持用戶定義的后置處理命令。 UG 將智能模型 (Master Model)的概念在 UG/CAM 的環(huán)境中發(fā)揮的淋漓盡致，不僅包括了 3D CAD 模型與 NC 路徑的完整關(guān)聯(lián)性，且更易于縮減文件大小以及刀具路徑的管理。另外，以高速切削為發(fā)展的參數(shù)設(shè)定環(huán)境，更能確保刀具路徑的穩(wěn)定可靠與良好的加工品質(zhì)。 數(shù)控加工基本知識 刀具的選擇 數(shù)控機床已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的主要裝備，特別是加工中心已成為衡量一個企業(yè)現(xiàn)代 制造綜合能力的重要標志之一，數(shù)控銑床和加工中心主要用于精密復雜模具型腔和型芯的加工 [14]。在模具數(shù)控銑加工中所使用的刀具一般都是先進的刀具。 在模具銑削加工中，常用的刀具有平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。由于現(xiàn)在的先進刀具一般都采用刀桿和刀片組成，因此相應(yīng)的刀片的形狀也有長方形、圓形等多種形式。平端立銑刀即刀具或刀片的刀尖是直的，無圓角，圓角刀即刀片的刀尖 R半徑小于刀具的半徑，而球頭刀則是刀具或刀片的刀尖圓圓角 R 半徑等于刀具的半徑。常用的刀具有平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等，如圖 所示： 圖 幾種刀具形式 在模具加工時刀具的選擇應(yīng)遵循以下原則： （ 1）依據(jù)被加工型面形狀選擇刀具類型 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 18 凹形表面，在半精工和精加工時，選球頭刀，以確保表面質(zhì)量，在粗加工時選平端立銑刀或圓角立銑刀，因球頭刀切削條件差；對帶脫模斜度的側(cè)面，宜選用錐度銑刀，雖然采用平端立銑刀通過插值也可以加工斜面，但會使加工路徑變長而影響加工效率，同時會加大刀具的磨損而影響加工的精度。 （ 2）根據(jù)加工形狀的大小按照從大到小的原則選擇刀具 模具型腔一般包含有多個類型的曲面，因此在加工時一般不能選擇一把刀具完成整個零件 的加工。無論是粗加工還是精加工，應(yīng)盡可能選擇大直徑的刀具，因為刀具的直徑越大 ,則刀具的剛性越好，還可減少加工次數(shù)，提高加工效率。刀具越小則剛性差，容易折斷。 （ 3）根據(jù)型面曲率的大小選擇刀具 精加工時，用最小刀具的半徑應(yīng)小于或等于被加工零件上的內(nèi)輪廓圓角半徑，特別是在拐角加工時，選半徑小于拐角處圓角半徑的刀具并以圓弧插補的方式進行加工，這可避免采用直線插補出現(xiàn)過切現(xiàn)象；粗加工時，一般選擇的刀具半徑較大，這需要考慮的是粗加工后所留余量是否會給半精加工或精加工刀具造成過大的切削負荷，因較大直徑的刀具在零件輪廓拐 角處會留下更多的余量，這是精加工過程中出現(xiàn)切削力的急劇變化而使刀具損壞直接因素，所以這在選擇刀具時要進行全面考慮，同時為減少粗加工中較大直徑的刀具在零件輪廓拐角處會留下更多的余量，可加入圓角銑刀 (如 )加工的半精加工工序，半精加工中留余量 至 即可，這樣再經(jīng)過精加工后可得到較好的表面加工質(zhì)量。 （ 4）粗加工時盡可能選擇較大圓角銑刀 方面圓角銑刀在切削中可以在刀刃與工件接觸的 090。另一方面，在粗加工時選用圓角銑刀，圓角刀與球頭刀相比具有良好的切削條件，可以留下較為均勻的精加工余量 [15]， 如圖 所示，這對后續(xù)加工是十分有利的。 走刀方式和切削方式 走刀方式是指加工過程中刀具軌跡的分布形式。切削方式是指加工時刀具相對工件的運動方式。 （ 1）走刀方式 圖 加工余量形式 飲料瓶中空吹塑模具設(shè)計與關(guān)鍵零件制造 19 在模具加工中，常用的走刀方式包括單向走刀、往復走刀和環(huán)切走刀三種形式，如圖 。其中，圖 為單向走刀方式。圖 是往復走刀方式，在加工過程中不提刀進行連續(xù)切削，加工效率較高，但逆銑和順銑交替進行，加工質(zhì)量較差，但由于其加工效率高時間最短，所以在表面質(zhì)量要求不高余量不大的粗加工時可選用往復走刀。圖 是環(huán)切走刀方式 ，其刀具路徑由一組封閉的環(huán)形曲線組成，加工過程中不提刀，采用順銑或逆銑切削方式，是型腔加工常用的一種走刀方式。 （ 2）銑削方式 加工表面質(zhì)量、刀具耐用度和加工過程的平穩(wěn)性直接受到銑削方式的影響。采用圓周銑削時，為了符合加工余量的大小和表面質(zhì)量的要求，要合理選用順銑和逆銑，因為粗加工過程中余量較大，宜選用逆銑加工方式，來減小機床的震動；精加工時，為了更好的滿足精度和表面粗糙度的要求，應(yīng)選擇順銑加工方式。在采用端面銑削時，應(yīng)根據(jù)所不同的加工材料，選用不同 的銑削方式。 （ 3）刀具的切入與切出 在粗加工時，每次加工后殘留余量形成的幾何形狀是在變化的，在下次進刀時如果切入方式選擇不當，很容易造成打刀事故。在精加工時，切人和切出時切削條件的變化往往會造成加工表面質(zhì)量的差異。因此，合理選擇刀具切人、切出方式具有非常重要的意義。一般的 CAM 軟件提供的切人切出方式有刀具垂直切人切出工件、刀具以斜線切人工件、刀具以螺旋軌跡下降切人工件、刀具通過預(yù)加工工藝孔切人工件以及圓弧切人切出工件。其中刀具垂直切人切出工件是最簡單、最常用的方式，適用于可以從工件外部切人的凸模類工件的粗 加工和精加工以及模具型腔側(cè)壁的精加工；刀具以斜線或螺旋線切人工件常用于較軟材料的粗加工；通過預(yù)加工工藝孔切人工件是凹模粗加工常用