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犯年月第卷第期机床与液压薄壁橡胶制品的模具型腔和型芯的电火花套料加工的实验探讨徐盛林,杨俊杰,李三岗江汉大学,湖北武汉摘共介绍了薄壁橡胶制品的模具的电火花套料加工的基本原理,描述了使用一个电极加工出这种,莫具的型腔和型芯的具体方法。列举了加工两套薄壁橡胶制品的模具的实例,而且对加工工艺性和实验结果进行了较详细的分析。关询薄壁制品模具电火花套料加工中圈分类号肠文献标识码文章编号的一【一一翻列目加刀加份幼,,川,,加。,肠州比户盯川鳍。】谓目】几玩耐切找泪曰,。记加飞。朋二确场】找日卜刃,盯血以姗恤助外认司灯,山布一耐比盯电火花套料加工模具型腔已进行了许多实验研究川,前期的这些研究都是采用一定直径的紫铜丝绕制成线框电极一次同时加工出型腔和型芯。为了使电极保持一定的刚性,所采用的电极丝直径不可能太小。根据套料加工的原理可知,套料加工为电极沿给定轨迹加工出模具。圆弧线框外表面放电加工出型腔,圆弧线框内表面放电加工出型芯,如图所示。工出型腔和型芯,尺寸较大的电极用来加工出型芯,尺寸较小电极用来加工出型腔,如图所示。然后再把它们合装在一起形成制品壁厚较御的模具。此加工需要两套电极,提高了制造成本。竺型腔部分型芯部分大尺寸轨迹加工出型芯小尺寸轨迹加工出型腔图电极走刀轨迹的偏移单方向如果仅用一个电图加工过程示意由此可知,一次加工同时得到的型腔和型芯组合成模具时,只能加工出壁厚。电极丝直径双边放电间隙值的橡胶制品。这样一来,制件的壁厚也不可能太小至少大于电极丝直径,探讨满足市场需求的各种薄壁制品的模具型腔和型芯的加工研究很有必要。,薄盈制品的模具的加工方法从以上分析可知,要加工出这样的薄壁橡胶制品模具,必须采用两种方法采用形状相似尺寸不同的线框电极分别加极完成型芯和型腔的加工,就得用电极先加工出型芯或型腔,再使电极的走刀轨迹在原来基础上偏移一定量来实现另一个与之配套的型腔或型芯的加图绒框电极形状分析工。而且要有套加工程序,也即电极各自有不同走刀轨迹。在加工空间曲面型腔中,甩极的走刀轨迹实际上是个平面曲线的交集。因为甩极在线框平面内的对称特性即横向对称,纵向不对称,如图所示,对称方向上的偏移实际上已经由电极尺寸的偏移实现了,所以此处所谓的偏移轨迹,也即不对称方向收稿日期一一若金项目湖北省科技攻关计划项目课题拓武汉市创新人才重大创新活动专项资助项习作者简介徐盛林一,男,工学硕士,江汉大学教授,主要从事先进制造技术和特种加工方面均教学和科研工作。电话一,一。一耐。(C)ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//ki.net第期徐盛林等薄壁橡胶制品的模具型腔和型芯的电火花套料加工的实验探讨上的一条平面曲线的偏移,使之与另一未偏移平面曲线形成一距离较近的封闭空间。从而得到薄壁橡胶制品的模具的型腔和型芯的加工轨迹。采用这种方案,用有关软件依据套料加工原理模拟出的不同壁厚的橡胶制品如图所示。壁厚也壁厚工迹加轨芯刀型走图薄壁和厚壁制品模拟图偏移的确定和程序的编制偏移量的计算综合前期的实验结果川,这次加工中采用电加工机床的条件号进行一次成型加工。那么可以计算出上述方法中电极的偏移量值。二电极紫铜丝半径放电间隙经验补偿值二这里的偏移量与前期实验分析中的偏移量所表达的含义一致,从所需加工的型腔或型芯的轮廓位置为基准出发,再偏置以上偏移量可以得到对应的电极进给走刀轨迹。薄壁形状简单橡胶制品的模具预计加工壁厚为的制品的模具,型腔零件为前期实验川加工所得,其尺寸可以通过测量得到,型腔轮廓的主视图和俯视图如图所示。这里只需要加工与之相匹配的型芯。系系下下图复杂橡胶制品型腔轮廓图预计加工壁厚为的制品的模具,型腔轮廓的主视图和俯视图如图所示。其型腔和型芯的轮廓及走刀轨迹位置分布如图所示。从型腔轮廓出发向左移动偏移量。二得到加工型腔时电极的走刀轨迹以型腔轮廓为基准向左偏移所设定壁厚值得到型芯轮廓,再由该型芯轮廓向右偏移一个加工偏移量。二得到加工型芯时电极的走刀轨迹。这样就可以得到四个电极走刀轨迹薄壁简单橡胶制品型腔、型芯加工电极进给轨迹、薄壁复杂橡胶制品型腔、型芯加工电极进给轨迹,分别画出图形,导人编程软件,生成加工轨迹程序,最后手动修改程序为机床的可读程序。实验数据的分析型芯轨型腔加走刀轨型腔轨迹图型腔和型芯轮廓及走刀轨迹位置分布图简单橡胶制品的模具型腔图薄壁形状复杂橡胶制品的模具本实验研究的主要目的是探讨电火花套料加工对薄壁橡胶制品模具的型腔和型芯加工的可行性,由于要加工壁厚没有限制的橡胶制品的模具,型腔和型芯都是分别加工得到,加工过程中工艺参数对加工效果的影响是否有特殊性需要通过实验来摸索。加工工艺性的分析前期实验中已经对电规准参数和加工条件对加工效果加工速度、精度、工件表面粗糙度和电极损耗的影响关系进行了一些分析,但由于套料为窄缝深槽区域的加工,随着电极进给深度和缝隙的复杂程度的变化,相同条件号地加工效果也可能不尽相同。因此,应该尽可能多地加工一些不同形状的型腔,分析加工结果,尽可能收集较为全面的数据资(C)ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//ki.net机床与液压第卷料,为以后套料加工的实际应用提供依据。同时,当实验和加工经验积累的数据量达到一定程度时,就可以对其进行分类整理,针对不同类型加工归纳出比较全面和可信的经验公式和数据参照。对薄壁制品的模具的型腔和型芯分别加工后进行测量和处理,得到的工艺结果数据综合归纳如表所示。由上面的数据可知,虽然是采用同一个条件号进行实验加工,而且前期的实验证明【〕这是一组优化的电规准,但得到的加工结果却还是存在一定的差异。复杂制品的模具型腔和型芯加工结果的差值相对于简单制品的模具型腔和型芯加工结果的差值要大很多,说明加工表面的复杂程度对加工结果的影响很大。衰薄盛翻品棋具型腔和型芯加工移了一定距离,故图的型芯比图的型芯大,其型腔也比图的型腔大。当将图的型芯放人图的型腔中可以看出左右两端的间隙变得更大如图。而当将图的型芯放人图。型腔中的情况下,其两端的间凉大小正好与图的情况相反,如图所示,这正是薄壁制品所需的较小的封闭空间。形状复杂的模具,最终在轨迹偏移方向上型腔和型芯之间的间隙为,与原设计间隙相差较大但在另外一方向上原本应该为电极尺寸偏移方向,壁厚为,与理论值相差。如图所示。参数薄壁简单制品模具薄壁复杂制品模具型腔型芯型腔型芯型腔型腔和型芯的匹配型芯平均曲率表面粗糙度阿电极损耗率加工速度,而一经验补偿值如实脸结果的分析用价二电极丝加工出的间眯大于二的型芯和型腔用沙电极丝加工出的间陈大于二的型芯和型胶其型芯较时的型芯增大句的型腔和的型芯的配合的型腔和伪〕的型芯配合图简单薄壁制品模具型腔和型芯加工结果在加工两套模具的型腔和型芯的实验中,形状简单的模具加工比较成功,匹配效果较好。在轨迹偏移方向上,型腔和型芯之间的间隙为,与原设计的间隙相差了,这是由电极本身尺寸偏差造成而在另外一方向上原本应该为电极尺寸偏移方向,壁厚为,与理论值相差。如图所示。其中加工图的型芯时,将电极向深度进给方向比加工图的型芯偏图复杂薄壁制品模具型腔和型芯加工结果通过对比分析可知复杂型腔的加工进给路程比简单型腔的加工路程的长度要短,而加工深度的平均值相差不大,这样,复杂型腔的匹配面的面积比荀单型腔的匹配面的面积要大,实现匹配一致性的难度也大,在同等加工条件下加工出的型腔和型芯的匹配偏差也就越大。在加工过程中,电极本身也被损耗,从而引起工件尺寸的改变,而且在这种复杂的进给轨迹中,电极表面的放电部位的不固定,电极的损耗部位和程度也不确定,而电极走刀轨迹越复杂,这些不确定因素引起工件尺寸的改变也就越大卜〕。形状越复杂,则由其它因素引起的型芯和型腔的匹配偏差也就越明显。因此,必须要从尽可能多的实验中归纳出加工中所需的经验补偿值电极损耗、热塑效应等一些加工因素的总和,采取补偿措施减小所产生的尺寸偏差。小结实验中,虽然因为尺寸精度的偏差造成了复杂薄壁制品模具型腔和型芯的不完全匹配,但总的来说方法是可行的,小结起来有以下几个方面薄壁制品的模具的型腔和型芯的加工可以通过电极的偏移来实现,也即电火花套料工艺加工薄壁橡胶制品的模具是可行的。形状简单的模具的型腔和型芯可以较好地匹配而要实现形状复杂的模具的型芯与型腔的很好匹配还需进一步探讨。电极在加二复杂模具过程中的损耗较大,从而降低了工件的成型精度。电极的损耗造成的偏差比电极本身的制造下转第页毛今(C)ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//ki.net第期邹辉等回转支承双圆弧滚道磨削砂轮修整方法优化示。弧口是当金刚笔的笔尖正处在点位置,且在修整臂的旋转轴线上时,修出的砂轮轮廓形状。设二,,二,图中点相对于点的坐标为,,点相对于点的坐标为以口一,图砂轮成形方法优化一。依次类推,将砂轮上圆轮廓分为等份,得出每一等分线与弧口交点相对于前一点坐标,当为。时坐标点所组成的正多边形近似一个圆弧。如果金刚笔的笔尖超出修整臂的旋转轴线,即点口为金刚笔的笔尖位置,点口,为修整臂的旋转轴线位置,那么当机床、轴做插补运动即点运动到点口时,金刚笔的笔尖绕着点口,运动到点。当点运动到点口时,金刚笔的笔尖绕着点口运动到点。依次类推,修出的砂轮形状将如图中曲线偏离正确轨迹。为了修出形状正确的圆弧,当机床、轴做插补运动,点运动到点口时,继续运动点,即方向运动一,方向运动。。当点运动到点时,继续运动点,即方向运动一,方向运动,一。依次类推,修出的砂轮形状将如图中曲线,该曲线是正确轨迹。根据以上原理,结合西门子加工编程语言,开发出如下砂轮修整宏程序。金刚笔的伸出长度不再受限,在其第一次安装直至报废,不必再对其位置进行调整,只需调整宏程序中的一个参数,就可以继续对砂轮进行修整。宏程序如下上下圆弧编程方法雷同,为节省篇幅,现仅以上圆弧为例砂轮截面中心与金刚笔尖重合位置砂轮外廓与金刚笔尖接触位置钢球直径偏心量超心量二二二根据图纸附值二二二给参数附值二二到向对刀位置到向对刀位置邢二二二二二二二二一二一邢二心二二一二一二形咫二二科二邢二参数运算过程二一二修整砂轮二二循环次程序结束结论本文作者开发的宏程序在数控滚道磨床上进行实验获得成功,确保了砂轮的修整精度和表面质量,提高了加工效率,在双圆弧滚道磨削加工中实现了高效率、高精度和柔性化。参考文献【黄筱调回转支承数控加工工艺与装备的应用研究设计制造,叉一【】崔丽琴立式数控磨床砂轮修整装置【〕轴承,一上接第页误差造成的模具尺寸的偏差要小。因此,如果加工中采用两个电极分别加工型腔和型芯,就必须要保证这两个电极制作的形状和尺寸精度以及定位安装的高度一致性如果采用同一个电极先后加工出型腔和型芯,则必须考虑电极的损耗情况,并在进给中采取措施补偿以减小匹配偏差。加工过程中要尽可能减少热应力的影响,由于加工中型腔或型芯本身的壁厚的突变引起变形应力等原因产生附加力时,电极加工会被加工区域的窄槽深缝的变形卡住〕,使机床停止加工。因此,在实验设计阶段应该将这些因素一并考虑,减少加工过程中出现的意外故障,从而保证实验的顺利进行。参考文献【徐盛林,等模具的电火花套型加工工艺的研究〔」中国机械工程,拓【李三岗电火花套料加工中工艺条件对加工效果的影响的实验研究〔〕江汉大学,【】邓容,等微细电火花加工损耗补偿的研究【屯加工与模具,【张晓燕,等电火花加工中降低电极损耗的措施【模具工艺,以抖(C)ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//ki.net
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基于ProE的注塑模电极模块设计
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NX的功能按键模具型腔电极设计
    0 引言
随着现代加工技术的飞速发展，数控铣、加工中心和电加工的应用越来越普及。目前，几乎所有注塑模具零件的加工都要依靠数控铣削、线切割放电和电火花放电三大加工技术来完成。在电火花放电加工过程中，决定加工质量和效率的一个重要因素是电极，因此，电极的设计在模具行业的制造和加工中占有相当重要的位置。目前，在电极设计方面，国内系统性介绍的资料较少。本文运用NX软件探讨了一个典型塑料功能按键模具型腔电极的设计思路、方法和过程。
1 电极的设计
电极设计是工程设计人员根据所加工模具零件的结构形状确定需要放电加工的部位，设计出在电火花加工机床上所需的实现模具零件加工的电极。在电火花加工中，电极的作用是传输脉冲、腐蚀工件，而自身不损耗或损耗小。电极材料的选择内容是：成本、加工性能、加工损耗、加工精度和放电加工速度，目前应用较为广泛的材料主要是紫铜和石墨。
1.1 电极的结构
一个完整的电极由工作部分、避空部分和基座部分组成，电极结构示意如图1所示。其中工作部分包含了放电间隙（俗称火花位），基座主要用来进行校表和确定基准角，避空部分要根据被放电加工零件的形状与部位决定，一般基座离被放电加工零件的最高处不小于3mm，以便于放电加工时冲走残渣，防止产生积碳现象。基座高度一般不小于8mm，便于校表。基准角是一个标记，主要用于确定如何安装电极（电极的基准角要与基座的基准角相对应）。电极分为粗加工电极、半精加工电极和精加工电极，电极的放电间隙是依据被放电加工零件的加工精度和材料、电加工设备的性能、电极材料及相应的电加工参数来决定，一般情况下，被放电加工零件粗加工时，所用电极单边放电间隙为0.3mm左右，精加工电极单边放电间隙为0.1mm左右。
1.2 电极的加工部位
在模具的制造过程中，模具零件中一些形状复杂或特殊的部位不适用机械加工的，就要采用电极放电腐蚀加工。如：1）模具零件中直角、尖角及小网角的部位；2）模具零件中窄缝或筋条部位；3）模具零件中存在较深且窄的部位：4）由曲面与直壁或斜壁组成的角位：5）模具零件材料硬度特别高或表面精度要求特别高的部位（使用普通机床或数控机床加工难以达到要求时）。
图1 电极结构示意
1.3 电极设计的原则
1)电极的可加工性。设计的电极应该是合理、可以加工的，并且加工性能较好。
2)保证加工精度。放电加工要保证零件的加工精度，如位置精度要求特别高的地方，电极设计时尽可能在同一电极内完成，不要拆成多个电极，减少由于多次装夹引起的加工误差。
3)提高加工效率。为缩短电火花加工时间，若多个电极部位距离较小，应制成一个整体式电极。
4)节省材料成本。若两个电极部位距离较大时，可以考虑分解成两个电极，不要制成一个整体电极。
电极的设计不能只考虑单一因素，需要综合各方面的加工要素来考虑，包括加工精度、成本、效率和自身的可加工性能。
2 NX软件电极设计模块的功能与方法
NX软件电极设计模块能够自动完成电极的设计任务，能够自动重复使用知识，利用关联性快速进行设计变更，验证并保证设计。电极设计模块提供了执行下列任务所需的所有工具：项目和加工设置管理、对制造几何图形进行识别、电极头建模、智能坯料设计、标准夹具和固定装置库、电极验证、投影面积、灼烧面积、干扰检查、设计变更传播、自动创建BOM和图样以及制造集成。
图2 NX软件电极设计
NX软件电极设计流程如图2所示，各环节的主要内容如下。
1)电极头建模：NX软件电极设计含有五个命令（创建箱体、修剪实体、替换实体、延伸实体和参考网角），这些命令可用于对电极头进行快速建模。这些命令直观、彼此关联，基于简单的拖放用户界面原理。
2)电极基座和电极头设计：从数据里面自动选取电极基座，并根据电极头的相对位置将其定位，然后把它与电极头合并。
3)电极设计验证：利用设计验证工具，可以自动识别电极与工件之间的干扰，可以轻易对问题区域进行可视化处理。
4)自动创建BOM和图样：创建并管理BOM，规定并控制每一栏的内容（包括库存量）并将其导出到Excel表，可以把预定义的绘图模板用于自动生成电极图样，图样与电极之间存在关联关系，位置、库存量、火花间隙和材料等都被自动应用于图样和表格。
3 功能按键模具型腔电极的设计
3.1 模具型腔的加工工艺分析
功能按键如图3所示，材料为ABS，外形轮廓长为120mm，宽为30.8mm，高为16mm，主要部位的壁厚为2.5mm，功能按键共有7个按键位，中间按键位和支架过渡的地方用薄壁筋条连接，筋条截面为1mm&1.5mm，以便保证按键能够有一定的弹性；按键表面外观面，装配在电视机上露出0.5mm左右，因此，距离7个按键表面1mm以上的外观要求高、不能有瑕疵，同时要求色泽均匀、清洁、无刮痕、无毛刺、无机械损伤和断裂等表面质量，不能有明显色差、缩水、毛边、结合缝和污点等。基于以上的分析，模具结构采用一模两腔的结构方式：进浇口采用潜伏式的浇口，以消除按键表面排气困难导致烧焦、充填不满以及熔接线的现象。
基于对功能按键批量生产的考虑，模具的型腔材料选用718H。同时，使用UG NX软件对模具进行分型及完整的结构设计，拆分出来的模具型腔结构如图4所示。针对模具型腔的特点，制定相应的型腔加工工艺，型腔加工工艺过程如表1所示。
图3 功能按键
图4 模具型腔结构
表1 型腔加工工艺过程
3.2 模具型腔电极设计
模具型腔经过通用的铣削、磨削和CNC加工后，需要加工的地方材料已经基本被切除，但是角落、窄缝和筋条等需要加工的地方还有余量，为解决这些地方的加工问题，需要对这些部位进行电极放电加工。为此，需要依据型腔的实际形状设计制造出相应的电极，对这些位置进行放电加工。电极设计总体原则是降低成本和提高加工效率，为了缩短放电加工的时间，在不浪费大量电极材料的基础上，尽可能采用整体式电极。
基于以上思路，笔者针对型腔的筋条、型腔的角落、型腔的外观和潜伏式浇口等地方设计了电极，型腔分析如图5所示，对应图5中A-G处的型腔电极如图6所示，其中，图6a为型腔的筋条电极、图6b、图6c、图6d为型腔的清角电极、图6e为型腔的浇口电极、图6f、图6g为型腔的外观电极。
图5 型腔分析
图6 对应图5的型腔电极
利用这些电极，考虑到产品的实际精度要求，选用粗加工电极的放电间隙为0.3mm，精加工电极的放电间隙为0.15mm；选用石墨为电极材料，为了保证较好的表面粗糙度，对浇口电极和按键外形的精加工电极，选用Cu作为电极材料。
电极设计完成后，对电极进行加工，加工完成的电极装夹在电加工机床上，设定相应的电加工参数，对型腔进行放电就可以完成型腔的电加工。
本文以一个典型的塑料产品功能按键为例，介绍了在NX软件平台上，如何对电极进行分析和设计，同时详细分析了功能按键模具型腔电极的设计思路，完成了功能按键模具型腔电极的设计。整套模具经过数控铣削加工、电极加工、模具装配等加工和装配后，按本方案在注塑机上注塑成型的功能按键表面质量良好，达到产品设计的要求。
收录时间:日 08:15:43 来源:数控技术网 作者:匿名
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《模具结构、零件设计》
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《模具结构、零件设计》(图1)
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