一、引言
$+ z 3 J`E,Xw>2 以手機外殼為例，設計手機外殼注射模，并利用MasterCAM軟件中的CAD模塊對模具型腔、型芯進行三維曲面造型，然后根據(jù)模具型腔及型芯的曲面特點，擬定數(shù)控加工工藝，輸入加工參數(shù)，利用CAM模塊自動生成數(shù)控加工程序，并進行數(shù)控仿真加工，以上步驟是現(xiàn)代化模具設計的過程和趨勢，全部設計過程均可在電腦上完成，將大大提高模具的加工精度和生產(chǎn)效率。
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n[vwwY 二、手機外殼工藝性分析
>@b]t,rrK |fL|tkGEa 圖1所示手機外殼，材料為聚碳酸酯(PC)，顏色銀白，生產(chǎn)批量為中批量。其工藝性分析如下：
（一）塑件結構較復雜，為一不封閉空心體，尺寸較小，壁厚基本均勻，尺寸精度一般，過渡圓角半徑較大，約7mm，且有約40 ′的斜度。
GI+ x,p （二）塑件最小厚度僅0.6mm，不利于成型。
: 3J0Q （三） 材料流動性較差，但不易分解。
04K[U9W3 （四）表面硬度、韌性較高。
JPH! .@ （五）易發(fā)生填充不良、縮孔、熔接痕等。
IhIz 7.| （六）收縮率為0.5%～0.8%。
Kyf,<z F （七）溢邊值為0.06～0.08mm，高黏度。
Qm-I=Rh+ RP@U0o 根據(jù)上述分析設計了如圖2所示的模具結構，決定在工藝上采用高溫高壓注射方法，以增加材料的流動性，降低內(nèi)應力，改善透明度。在模具設計和制造方面，盡可能減小澆注系統(tǒng)的料流阻力，增大脫模斜度，保證推出機構均衡平穩(wěn)。模具型腔表面光滑，并要注意排氣。
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圖2 模具結構 oZD+ AF$R
1. 動模座板2. 推板3. 墊塊4. 推桿固定板5. 推桿6. 導套7. 導套8. 銷釘9.定模座板10. 導柱11. 澆口凝料12. 澆口套13. 塑件14. 凹模15. 冷卻水道16.凹模固定板17. 斜導柱18. 楔緊塊19. 滑塊20. 螺母21. 雙頭螺栓22. 彈簧23.擋塊24. 凸模固定板25. 凸模
三、 注射模三維造型與數(shù)控仿真加工
KKB rw+)AJ SmpYH@ MasterCAM軟件是美國CNC Software公司開發(fā)的PC級CADPCAM系統(tǒng)，它集二維繪圖、三維建模、曲面設計、體素拼合、刀具路徑模擬、數(shù)控仿真等功能于一體，對系統(tǒng)運行環(huán)境要求低。在此先利用MasterCAM軟件中的CAD模塊對手機外殼注射模進行三維曲面造型設計，之后根據(jù)模具型腔及型芯的曲面特點，擬定數(shù)控加工工藝，輸入加工參數(shù)，利用MasterCAM軟件中的CAM模塊自動生成數(shù)控加工程序，同時進行數(shù)控仿真加工。
; _ziRy h23 "< （一） 型腔、型芯的三維造型
AiP#wK ; 任意開啟一圖層，構圖平面、視圖平面均設為TOP平面，設置好工作深度，把(0 , 0) 點定位在手機左下角，按尺寸完成模具實體制作。手機按鍵在模具上表現(xiàn)為凸出，在設計時可選Create →NextMenu →Ellipse 繪制2個交叉的橢圓, 選擇Modify →trim修剪而獲得按鍵的平面輪廓線。由于兩邊的按鍵對稱, 可選Xform→Mirror 命令來鏡像前面所繪制的按鍵, 再在中間位置繪制1個橢圓形按鍵。選Translate 命令，選中前面繪制的3個按鍵圖形并確定，出現(xiàn)Translate Direction 命令對話框，選擇兩點間式，在平移對話框中設定Operation 選項為Copy，Number of steps 為3，確定，通過輸入坐標定位得到12個手機基本按鍵，再在基本鍵上方繪制不同的功能鍵。將視圖轉化為side 視圖,用Translate 命令移動按鍵所在位置，使它們處在手機上表面。打開Level，設置1個新的圖層，用Extrude 命令拉伸出按鍵實體。雖然各個按鍵不是連接在一起的，但也可以同時選擇拉伸。選擇Chain，然后選擇全部按鍵同時拉伸。選擇時若方向不統(tǒng)一，可以用Reverse it 來改變方向，使其達到要求。設置完畢，單擊Done，出現(xiàn)Extrude Chain 對話框，選擇Extrude Operation，按照默認值Create Body，在拉伸距離輸入2， 按Ok完成拉伸。對按鍵進行倒角，選Main Menu →Solids →Fillet指令，主菜單顯示拾取實體圖素菜單，設置Faces為Y, Edges、Solids為N, 然后拾取按鍵上表面，選Done-Done并設置Radius為1，生成倒圓角實體，完成按鍵造型設計。顯示屏幕的設計亦可按上述步驟進行。模具型芯CAD造型如圖3，型腔造型與此相同。
（二）刀具路徑生成與數(shù)控仿真加工
I P LKOT~ W E{fu{x MasterCAM軟件能夠進行數(shù)控自動編程，但是數(shù)控編程之前的加工工藝分析和規(guī)劃必須由用戶自行完成。本模具型腔、型芯的加工可采用粗加工→半精加工→精加工→輔助加工的加工工藝。以粗加工為例,其刀具路徑生成步驟如下：①在主功能區(qū)依次單擊Toolpaths 和Surface 命令；②在主功能區(qū)選擇粗加工； ③選擇加工方式為平行銑削加工；④系統(tǒng)提示區(qū)顯示Select Drive Surface，則窗選整個手機，在主功能區(qū)選Solids ，將Surface后的Y改為N，用鼠標單擊屏幕中的注射模型芯，選取整個實體，點擊Done/ Done ; ⑤確定刀具參數(shù)及生成刀具路徑。在Tool Parameters 空白區(qū)域單擊鼠標右鍵，選GetTool From Library , 從刀庫中直接選取1號圓頭銑刀，點擊Surface Parameters 標簽, 設置安全高度Clearance 、退刀高度Retract 、進給高度Feed等參數(shù)。點擊平行銑削粗加工參數(shù)，設置好最大步距，如圖4。點擊確定和主菜單中的Done，完成刀具路徑生成，在工作區(qū)中出現(xiàn)曲面銑削刀具路徑，如圖5所示，其加工效果見圖6 。
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圖4 曲面粗加工參數(shù)設置
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圖5 仿真加工刀具路徑
刀具路徑生成后，可以得到刀心軌跡文件，經(jīng)過后置處理就可得到數(shù)控加工程序。部分程序如下：
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Ke;eI+P[ gkM Q=;Nn 四、結束語
2il`'X EKD?j （一）以手機外殼為例，完成了從模具設計到數(shù)控銑加工的全過程。MasterCAM 等CAD /CAM一體化軟件在模具行業(yè)中的應用，大大提高了模具設計制造效率，取得了顯著的經(jīng)濟效益。
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sX / fSsh;F （二）利用MasterCAM數(shù)控銑不一定能完成所有的加工，有時還得借助模具制造常用工具—— 線切割及電火花來完成部分加工。
[;Y,nSw Tc .Qz D\ （三）為了最大程度提高模具制造效率，減少模具修改時間， CAE軟件也被廣泛應用到模具設計制造分析過程中，如著名的Moldflow軟件，隨著模具工業(yè)的飛速發(fā)展，模具CAD /CAE /CAM一體化。
