作者：馬云鵬， 孫宇晨， 丁友生， 任長春（南京信息職業(yè)技術(shù)學院）

文章已刊載在《模具制造》月刊，版權(quán)歸作者所有，轉(zhuǎn)載請注明出處，謝謝！

【摘要】介紹了注射模斜頂孔的一種加工工藝， 模具型號CI2020-A50B50C70， 頂出采用司筒頂桿， 雙滑塊結(jié)構(gòu)， 斜頂孔采用標準斜導方孔設計。針對其斜頂孔部分的加工工藝進行了重新設計及改進， 采用快走絲線切割加工方法并使用了工裝夾具， 通過工藝優(yōu)化使斜頂加工、 裝配及生產(chǎn)達到使用要求并降低了成本。

關(guān)鍵詞：斜頂；注射模；線切割；工藝設計

1 引言

隨著我國制造業(yè)水平的不斷提高， 傳統(tǒng)機械加工格局發(fā)生了深刻的變化， 特別是CAD/CAM/CAE等技術(shù)迅速普及， 這些技術(shù)的應用將使得原本復雜難以操控的工藝大大簡化， 從而使生產(chǎn)效率得到提高， 成本大為下降。注射模的制造較為復雜， 主要原因首先是結(jié)構(gòu)復雜， 再就是裝配、 運動要求較高， 還有流動成型等，因此對于注射模的制造工藝深入探究顯得尤為重要，這里主要針對一典型注射模斜頂部分的加工工藝進行分析與優(yōu)化設計， 旨在提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

2 結(jié)構(gòu)分析

該注射?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示， 型號為CI2020-A50B50C70， 設計過程在這里略去， 頂出采用司筒頂桿， 雙滑塊結(jié)構(gòu)， 斜頂孔采用標準斜導方孔設計， 如圖1為其主要結(jié)構(gòu)。本文主要針對其斜頂孔部分的加工工藝進行了重新設計及改進， 斜頂原理如圖2所示。傳統(tǒng)加工可采用慢走絲線切割、 電火花加工或其它一些特種方法， 特點是：尺寸穩(wěn)定、 加工精度好， 但設備昂貴、 加工成本高及效率低， 這對中小型模具廠是難以承受的， 因此這里仍然采用快走絲線切割， 快走絲線切割加工精度可達IT6級， 表面粗糙度值可達Ra6.3μm， 如能控制好， 完全可達到模具加工、 裝配及生產(chǎn)之要求。模具型腔坯料為110×110×40mm方料， 要求在相應位置有一斜導孔 （此處為方孔， 斜度8°） ， 工藝難點在于其方孔和底面有個8°的傾角如圖3所示， 以目前模具廠常用的加工方法基本采用線切割， 而在線切割時必須解決兩個工藝問題。

圖1 注射模整體結(jié)構(gòu)

圖2 斜頂2D結(jié)構(gòu)

圖3 模具型腔坯料斜頂方孔及斜頂

（1） 穿絲孔必須和斜孔的方向一致， 如果采用鉆床加工很難保證孔的方向和位置的準確性， 這必然會產(chǎn)生較大的積累誤差。

（2） 理論上講快走絲線切割機是能夠加工斜孔的， 即通過U、 V軸 （3~4軸） 的聯(lián)動實現(xiàn)斜度的補償來實現(xiàn)， 但是必須手動計算補償量。如圖4所示， 由于H 1 、 β已知， 根據(jù)三角函數(shù)公式a＝H 1 ×tanβ、 b＝H 3 ×tanβ計算出下導輪中心偏移到O 1 位置， 上導輪中心偏移到O 2 位置， 即為了保證加工錐度β， X軸在原編程面坐標值基礎上實際位移到O 1 處；U軸在原編程面坐標值基礎上實際位移到O 2 處。目前市面上絕大多數(shù)快走絲U、 V軸的精確度和穩(wěn)定性都比較差， 同時在加工斜度時基準位置也很難精確找正， 實際上U、 V軸聯(lián)動加工的精度并不高， 達不到實際使用要求。

圖4 線切割錐度加工

綜上所述， 工藝問題的關(guān)鍵在于穿絲孔的加工精度和斜孔加工的基本方法要得到解決， 否則無法保證斜頂?shù)恼Ｅ浜虾瓦\動， 使模具質(zhì)量下降甚至達不到使用要求。

3 斜頂孔加工工藝設計與改進

第一步為保證加工的精度及工藝的穩(wěn)定性， 設計了一套線切割專用夾具， 如圖5所示， 其中采用了 “線切割斜墊鐵” ， 斜墊鐵底面與裝夾平面為8°傾角， 斜頂孔與斜墊鐵底面垂直， 線切割時斜墊鐵置于工作臺上， 校正鉬絲垂直度即可。模仁鑲塊為一方鐵六面均磨削有較高精度 （IT6以上， 粗糙度值可達Ra0.8μm） ，也就是只要斜墊鐵及線切割機精度足夠即可保證斜度達到要求。

因此在工藝過程中獲得合格的斜墊鐵就顯得尤為重要， 其一斜墊鐵為非標件必須自行設計加工；其二不同的模具工件尺寸及角度不盡相同。通過大量分析及實踐， 發(fā)現(xiàn)可先在模具CAD （Computer Aided Design）系統(tǒng)根據(jù)具體情況設計斜墊鐵， 這個環(huán)節(jié)在模具設計的過程中即可完成 （或者模具設計后再補充設計） ， 后用線切割加工斜墊鐵， 圖6所示為斜墊鐵加工圖檔（CAD直接導入線切割加工系統(tǒng)如：CAXA、 AUTOCUT等） 及加工后的實物， 檢驗后發(fā)現(xiàn)斜度尺寸完全合格且誤差較小。

第二步的關(guān)鍵問題是提高斜孔位置度 （孔位的準確性） ， 在這里為了兼顧加工精度和效率，采用劃線投影法。孔位的尺寸數(shù)據(jù)可通過計算或在CAD系統(tǒng)中獲取均可， 如圖7所示 （本例L=19.57mm） ， 通過劃線找正穿絲孔， 然后使用斜墊鐵安裝在電火花穿孔機上打一 ? 1mm孔， 在此要注意， 穿絲孔不可用臺式鉆床加工， 原因是臺式鉆床加工精度較低 （位置不準） 還有此處為斜孔鉆孔時很易把孔引偏， 而電火花穿孔機在加工時沒有切削力的限制， 只需劃線和對刀精確即可達到要求， 再將整個工裝及工件裝在快走絲線切割機上穿入鉬絲， 后使用投影法精確定位， 確認無誤后即可完成加工。

圖5 在線切割加工中的斜墊鐵結(jié)構(gòu)

圖6 斜墊鐵二維及實物

圖7 CAD系統(tǒng)中孔位

4 結(jié)論

本例完成了斜頂孔的加工工藝設計與優(yōu)化 （模具加工的其余部分在這里略去） 發(fā)現(xiàn)雖然斜頂及斜頂孔的加工難度比較大，但只要工藝合理并不斷優(yōu)化和改進， 就可以加工出較為理想的產(chǎn)品， 圖8所示為鑲塊與夾具裝配實物樣件， 最終完成了整副模具的裝配并進行了生產(chǎn)證明此工藝可行。

圖8 鑲塊與最終加工實物

本文由GBAmould大灣區(qū)模具原創(chuàng)，歡迎關(guān)注，帶你一起長知識！

—The End—

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