当前位置： >>
高跟鞋底塑料模具设计与前模型腔的数控加工
高跟鞋底塑料模具设计与前模型腔的数控加工
00:05:50&&作者：□ 东莞理工学校 吴光明 黄富&&来源：
本文以一高跟鞋底塑料注射模的设计与前模型腔的数控加工为例，较为详尽地讲述了运用CAD/CAM软件进行塑料模具设计和数控加工的工艺步骤及注意事项。
　　现代化的模具生产中，随着塑件结构越来越复杂。相应的模具结构也设计得越来越复杂。一套复杂模具的设计和加工，往往需要集结多种现代化的设计加工方法。在现代的模具设计生产中，通常运 用Pro/ENGINEER、NX和MasterCAM等先进的CAD/CAM软件先进行产品的3D图形设计，然后根据产品的特点设计模具结构，确定模具型腔、分模面，生成模具型腔实体图、工程图，最后根据模具型腔的特点，拟定数控加工工艺，输入加工参数，生成刀具路径，生成加工程序并输送到数控机床的控制系统进行自动化加工。模具制造的主要工作流程如下。
　　(1)建立或获取客户的产品数据模型;
　　(2)在产品模型的基础上进行面向制造的设计;
　　(3)根据设计的结果，选配合适的模架，设计必要的电极，生成生产所需的数据模型和图样;
　　(4)数控编程部门根据模具的设计模型，进行工艺分析，选择合适的加工方式;
　　(5)编制型芯、型腔和电极及镶块加工的程序;
　　(6)数控加工后，同步进行型腔、型芯的电加工;
　　(7)进行必要的研配、抛光和安装等工作，即可进行试模。
　　一、产品分析及模具结构
　　如图1所示为一对高跟鞋底，材料为PVC，收缩率为25‰。鞋底的形状较为复杂，全部由曲面构成，曲面之间的圆角半径小，过渡圆滑。
　　首先用Pro/ENGINEER软件绘制了零件的3D图形，从注塑、加工及经济角度综合考虑，一模设计出一对鞋底，采用标准模架，精度要求较高，材料选用模具钢。模具排位设计2D工程图如图2所示，图中标注了后模铜公的中心到模具中心的尺寸。
　　高跟鞋底的形状很复杂，表面粗糙度要求也很高，前、后模的分模线不能明显。但鞋底的尺寸精度要求并不高，且鞋跟的部位看似复杂，但实际上也和Z方向平行，不影响脱模。故模具中也没有复杂的抽芯机构及镶件，模具结构简单。模具的分型面是复杂曲面，模具设计时，如何绘制分型线和分型面是此套模具的难点。必须明确属于前、后模部分的曲面。为保证脱模时，塑胶留后模，将鞋跟部位设计在后模，为便于鞋跟部位的电火花加工，须将此部位设计成通孔，鞋跟的底部的三个小圆柱采用镶件。
　　二、前模图形处理
　　此塑件我们用MasterCAM进行分模。依次点击File/Converters/IIGS/Read file选项，读入鞋底的3D图形文件，将图形乘以塑胶材料的缩水率25‰，在前视图将零件旋转180°，将分属前、 后模的曲面配置不同的颜色，前后模分模图如图3所示。
　　由于鞋底的分模线为复杂的3D曲线，首先要确定分型线，将3D分模线向YOZ坐标平面投影，得到图4中的分型线，将分型线向两边延伸绘制模具的分型面。将属于前、后模部分的曲面分别复制到前、后模部分，并用鞋底的外形曲线去裁剪模具分型面，得到图4 的分型面。
　　根据前模数控加工工艺的要求，绘制了前模相应的切削曲线及加工边界。如图5所示为设计好的前模加工3D图。
　　绘图进行了分层管理，分为七层，第1层标注了前模的尺寸，第2层partsurface绘制了鞋底模具的分型面，第3层surfaceforcut绘制了前模加工曲面，第4层curve绘制了前模的绘图曲线，第10层curveforcut绘制了2D编制刀路时要使用的曲线及加工边界，为了保 护已加工好的前模型腔，避免后续工序误伤到已加工面，将鞋底曲面沿Z 方向升高0.3mm，即第13层checksurface的前模检查面，第15层surfacet绘制了前模的3D曲面。层管理图如图6所示。前模加工2D曲线及边界图如图5中。图形坐标原点放在前模XY 方向的中心处，分型面顶部前面的一部分平面的Z方向尺寸为0.0mm。
　　三、前模加工工艺分析
　　此模具前模成型鞋底的上表面，光洁度要求较高，结构不算复杂，加工时有以下的难点。
　　(1)前模零件体积较大，重量大，加工余量大，加工时间长，工件和刀具发热大，刀具损耗多。
　　(2)前模曲面为凹面，曲面复杂，曲面间圆角过渡圆滑，倒角半径较小，难于清角加工，要采取合适的数控工艺。
　　(3)因零件体积大，而鞋底模具价格不高，若设计铜电极进行清角，成本很可观，应尽量避免设计铜电极。
　　(4)鞋模的尺寸要求不高，加工的重点是分型面，前模型腔曲面为凸面，分型面和前模曲面成直角相交，但为降低成本，前模没有设计铜公进行清角加工。数控加工时要尽量采用小刀清角，清角加 工时，为保证前模图中的型腔曲面和分型面四周相交处的加工质量，须规划设计不同的加工范围，编程时同时变化加工角度。
　　(5)鞋底的分型面为复杂曲面，如图5中所示，A和B处的凹圆弧半径较小，须设计专门刀路进行清角加工。
　　(6)为了保护已加工好的前模型腔，避免后续工序误伤到已加工面，将鞋底曲面沿Z方向升高0.3mm。
　　(7)因前模顶面是曲面，数控加工时可加工出和后模相对应的半个流道，为后续加工提供方便。
　　(8)数控加工时要尽量采用小刀清角，确实加工不到的部分可在数控加工完毕后采用手工打磨清角。
　　在通用设备加工出340×290×110 的标准毛坯，要求保证上下面的平行度及四周面之间的相互垂直度。选择相互垂直的三个面作为加工和定位的基准面，为便于辨认基准，要打上字码。在零件的底面钻四个孔并攻牙M12，用螺钉固定在布满孔阵的装夹固定板上，再将装夹固定板用压板固定在数控机床的工作台上进行加工。
　　四、前模型腔加工刀路
　　(1)由于采用的是标准模架，前模毛坯的外形已经在通用机床上加工好，这里只需要加工前模的型腔和分型面。首先选取Φ25R5镶合金刀粒圆鼻刀，进给率1000mm/min，下刀速率500mm/min，抬刀速率2000mm/min，主轴转速S=2000转/min。用3D曲面挖槽刀路对前模型腔曲面粗加工。Z方向每刀下刀步距0.5mm，加工余量0.35mm。由于使用的VMC850的机床，所以采用了Φ25的刀具，若机床的规格大，采用大直径的刀具更为合适。此处为保证刀具的强度，这个刀路刀具的装夹长度为60.0mm。
　　(2)继续选取Φ25R5镶合金刀粒圆鼻刀，将最大深度和最小深度都设置成0.0mm，用3D曲面挖槽刀路精加工分型面前后两个平面。加工余量0.0mm。
　　(3)如图5中所示，分型面A处圆角较小，并且和前模曲面之间的距离很小，第一步工序的粗加工所使用的刀具直径大，留下了较大的加工余量。这里选取Φ10合金球头刀，用直纹铣削刀路对分型面的A部位的粗加工。
　　(4)继续使用选取Φ10的合金球头刀，用曲面精加工平行铣削刀路半精加工前模曲面。加工余量为0.14mm，加工角度45°。
　　(5)为保证鞋底前模型腔曲面和分型面四周相交处的加工质量，选取Φ8平底合金刀，分别选取图5中的Chain1～chain4，同时变化加工角度。
　　用曲面精加工平行铣削刀路对前模右部鞋底的右后部、左后部、右前部和左前部进行清角加工，加工余量为0.16mm。选取Φ8平底合金刀，用曲面精加工平行铣削刀路对前模左底的左前部清角加 工，加工余量为0.16mm。
　　(6)选取Φ8平底合金刀，分别选取图5中的Chain5～chain8，同时变化加工角度。用曲面精加工平行铣削刀路对前模左部鞋底的右后部、左后部、右前部和左前部进行清角加工，加工余量为0.16mm。
　　(7)使用选取Φ12 的合金球头刀，用曲面精加工平行铣削刀路精加工前模曲面。加工余量为0.0mm，加工角度45°。
　　(8)打开第2、3、4、10和13 层，关闭其他层。分别选取图5中的Chain1～chain4，同时变化加工角度。 选取Φ6平底合金刀，用曲面精加工平行铣削刀路对前模右部鞋底的右后部、左后部、右前部和左前部进行清角加工， 加工余量为0.0mm。
　　(9)选取Φ6平底合金刀，分别选取图5中的Chain5～chain8，同时变化加工角度。用曲面精加工平行铣削刀路对前模左部鞋底的右后部、左后部、右前部和左前部进行清角加工，加工余量为0.0mm。 前模层管理图如图6所示。
　　前模加工模拟效果图如图7所示。
　　五、前模加工注意事项
　　(1)前模成型的是塑件的外表面，表面粗糙度要求高，型芯的材料比较硬，加工时要谨慎，减少差错，不能轻易烧焊。
　　(2)编写刀路之前，须将图形中心移动到系统默认坐标原点，最高点移动到Z 原点，并将长边放在X 轴方向，短边放在Y 轴方向，基准位置的长边向着自己。
　　(3)加工前必须检查工件的装夹方向与计算机中的图形方向是否一致，在模具中的排位是否正确，装夹具是否妨碍加工，前后模的方向是否相配。
　　(4)检查加工所用的刀具是否齐全，装夹长度是否符合要求，校表分中的基准是否正确。
　　(5)前模加工的刀路大致顺序：大直径刀粗加工→小直径刀粗加工和清角→大直径刀精加工→小直径刀清角和精加工。
　　(6)前模材料硬，应尽量用镶合金刀粒的大直径刀具进行加工，不要用太小的刀，小刀容易弹刀。刀具直径大、刚性好、经济耐用。粗加工通常先用刀具(圆鼻刀)，精加工时尽量用圆鼻刀或球头刀，因圆鼻刀足够大，有力，而球刀主要用于曲面加工。
　　(7)前模粗、精加工时，通常要限定刀路范围，一般系统默认参数以刀具中心产生刀具路径，而不是刀具边界范围。所以实际加工区域比所选刀路范围单边大一个刀具半径。合理设置刀路范围，可以 优化刀路，避免加工范围超出实际加工需要。
　　(8)由于前模多为型腔面，结构复杂，较难加工，在制造时一般都有与之配套的铜公，以粗加工和半精加工为主，辅以局部曲面精加工。
　　(9)前模的粗加工一般优先选取镶合金刀粒的大直径圆鼻刀，采用3D曲面挖槽刀路进行加工(留0.35mm的余量)。
　　(10)半精加工一般选取镶合金刀粒的刀具(或合金刀)，采用等高外形刀路进行加工(留0.2mm的余量)。
　　(11)精加工一般选取镶合金刀粒的球头刀(尺寸小时选小直径整体球头刀)，采用平行铣削来进行加工(留0.1mm的余量)。
　　(12)当模具带有分型面和枕位面，要一起加工时，分型面、枕位面加工到位，不留余量。型腔部位留余量0.2mm~0.5mm，以便电火花加工。设计前模时，可以将模具型腔表面朝正向补正0.2mm～0.5mm，编写刀路时，将一般将分型面的加工余量设为0.0mm。
　　(13)前模碰穿位、擦穿位可留余量0.1mm，用于前后模装模时，采用钳工加工。
　　六、结束语
　　使用Pro/ENGINEER、NX和MasterCAM等先进的CAD\CAM软件，对产品先进行的3D实体图的设计，然后根据塑件，合理设计模具结构，进行前、后模分模设计，绘制模具零部件和型芯的3D实体图，拟定数控加工工艺，编写加工程序，生成刀具路径，输送到数控机床的控制系统进行自动化加工，最后进行模具装配、试模等，这些加工步骤是现代化模具生产的过程和发展趋势，它改变了传统的模具制造手段，有效地缩短了模具制造周期，大大提高了模具的质量、精度和生产效率。
本文引用地址：
版权所有：智造网如何设计丁腈胶橡胶板模具排气孔,?_百度知道
如何设计丁腈胶橡胶板模具排气孔,?
之前加工长600mm宽350mm厚50mm的丁腈胶橡胶板本人想做长600mm宽350mm厚20-30mm的丁腈胶橡胶板,模具材料上下都是20mm厚的平板,表面不光滑,加工出来的产品上下表面有缺料现象,请问是什么原因
硫化温度控制在130度,硫化时间要达到50分钟才熟，50mm厚的产品我是采用的模压成型方式加工的
提问者采纳
不知道对不对,也可能填料不够啊加工出来的产品上下表面有缺料现象,排几次气试试啊，表面不光滑
提问者评价
其他类似问题
按默认排序
其他1条回答
晴橡胶流动性比较高，如果加排气不如直接做溢料穴打出后手工剪掉，看看提高模温及料温是否可以改善，排气做不好会产生飞边。多从工艺上考虑问题，采用的是什么方式的进胶，个人不建议这种做法，且感觉效果不会很明显，进胶口位置及大小，或者多做一些顶针来改善排气，溢边值也很小（顶多2个丝）
您可能关注的推广回答者：
橡胶板的相关知识
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁塑料叉子塑料模具后模型芯及铜公的设计与数控加工
1产品分析及模具结构如图1所示为一塑料叉子,材料为Nylon,收缩率为16‰。叉子的形状较为复杂,全部由复杂曲面构成,曲面之间的圆角半径小,最小圆弧半径是R1.26mm,曲面之间过渡圆滑。从注塑、加工及经济角度综合考虑,一模设计出两件,XY坐标原点置于型芯毛坯的中心处。浇口位置设计在两塑件的中间。产品的精度要求较高,采用标准模架,材料选用模具钢。此塑件我们用Mastercam软件进行分模。叉子的上表面要求较高,应将上表面设计成前模。为保证塑件的美观,模具的顶出机构设计在叉子柄部的槽内。此塑料外壳模具的分型面是一曲面,由于叉子的分模线为3D曲线,首先要确定分型线,用分型线绘制分型面。并用叉子的外形曲线去裁剪切分型面,可得到分型面,模具的分型面如图2所示。叉子的柄部有一R4.52mm的台阶通孔,模具设计时要将此孔的分型面放在孔中间的台阶处。叉子前部中间处是此模具分模的难点之一,为避免模具成型时在叉子上表面的通孔处产生毛刺,要设计便于...&
(本文共5页)
权威出处：
一、后模结构分析上一期的文章《塑料平底漏铲模具设计与前模型腔的数控加工》中,笔者已经完成了塑料漏铲的前、后模分模设计:读入漏铲前模的3D图形文件,打开所有图层,在前视图将零件旋转180°(保证坐标及基准的统一),隐藏前模面,将后模曲面和分模面等部分绘制成后模3D图。此次笔者将继续完成该产品的后模加工。图1所示即为设计好的漏铲后模加工3D图。和前模相对应,后模也是一模出两件,采用了整体式的设计结构。图1塑料漏铲后模曲面3D图因为在前模的加工中,已经确定了此零件的分模面,并区分好了产品的前、后模面,这里只要复制过来即可。根据加工要求,笔者在此同时绘制了相应的切削曲线及加工边界。图形坐标原点放在后模XY方向的中心处,分模面顶面的一部分平面的Z方向尺寸为0。后模成型漏铲的上表面,光洁度要求和前模一样高,顶针设计在后模的铲柄和铲底结合处。后模型腔分为铲底部和铲柄部两部分,铲柄为凹槽形状,槽的尺寸较深,槽底的最小圆角半径为R1.21mm,铲...&
(本文共3页)
权威出处：
当模具型芯、型腔的结构比较复杂,材料比较硬,模具型腔或型芯上有深孔、柱位、窄槽、小圆角、复杂曲面及尖角时,受刀具的硬度和规格尺寸等特性限制,无法用数控机床加工出全部的余量时,需要加工出电火花加工用的铜公,用电火花进行加工。电火花加工利用电腐蚀的原理工作。加工过程中,铜公和钢料间没有直接的加工作用力,即使所需加工的孔或槽的尺寸小、深度大、加工材料硬度高,也可采用电火花加工。电火花加工提高了模具的加工精度和效率,也使复杂的型腔结构能够得以实现。如对型腔表面粗糙度要求较高,需经过抛光工序,以去除型腔表面的火花纹,火花纹也经常用作型腔表面的装饰纹。铜公也称铜电极,大部分都采用紫铜制作。因为紫铜导电性好,易加工。有时也经常采用石墨制作。一、电火花及相关名词术语(1)电火花加工间隙(火花位):铜公和钢料之间的放电间隙称之为电火花加工间隙或火花位。火花位大时(一般单边0.2～0.5mm),加工速度快,表面粗糙度高,称为粗公。火花位小时(一般单...&
(本文共4页)
权威出处：
一、后模的结构分析在前篇文章中,已经在Pro/ENGINEER中完成了遥控器前壳模具的前、后模分模设计。依次点击File/Converters/IIGS/Read file读入面板的后模三维图形文件,打开所有图层,将图形乘以塑胶材科的缩水率0.6%,在前视图将零件旋转180°。关闭前模的相关层,打开后模相关层,后模曲面的三维图如图1所示。在数控加工编程前先对后模型芯三维图进行了分模处理,分模图如图2所示。由于遥控器面壳下部的裙边高1.2mm,但宽只有0.4mm,为便于后续的抛光工艺,采取了镶件机构...&
(本文共3页)
权威出处：
一、后模的结构分析打开已经完成了塑料外壳模具的前、后模分模设计的后模图形文件,将前模曲面隐藏,如图1所示,后模部分的结构仍然很复杂,无法一次加工成形,需要进一步地拆分。后模为塑料外壳的内表面,表面粗糙度要求没有前模高,为保证塑件的美观,模具的顶出机构设计在后模的型芯等处。此塑料外壳模具的分型面是一平面,与前模相对应,台阶孔处采用了前模碰穿后模的结构,后模台阶孔处设计成小圆平面,在后模型芯上直接加工成形。后模上一圈窄长的加强筋可用电火花加工,但长筋条尺寸长,筋既深又窄,很难直接在后模型腔上加工成形,加工铜电极也比较困难,同时为便于后续的抛光工艺,我们采取了镶块机构,将后模分成后模框和后模型芯两部分,如图2所示。二、后模中间型芯的数控加工1.工艺分析读入后模框的3D图形文件,前面已经将后模分成图2所示的两部分,关闭后模框部分,保留后模型芯曲面,另存为后模型芯的3D图形。图3所示为设计好的后模型芯加工3D图。图形坐标原点放在后模X、Y...&
(本文共4页)
权威出处：
1后模图形处理根据此零件的特点,设计了大盆的后模。后模和前模相对应的,前面依次点击File/Read file读入前模的3D图形文件。1.打开所有图层,关闭前模的曲面及相关线条的图素,保留后模曲面,另存为后模的层里。依次点选Create/Curve/Create curve on one Edge,选择后模四周的曲面,绘制的曲面边界。此边界要作为加工曲线,必须将此曲线修剪圆顺,不能有断点和重复的曲线。2.在Z0处绘制600*500的矩形,依次点选Create/Surface/Create Ruled/Lofted Surface,选择矩形的两条边,绘制出所须的平面。3.选择所绘制的平面和曲面边界,依次点选Xform/Xform Project,用投影剪切对平面进行剪切。得到模具的分型面。4.依次点选Create/Curve/Create curve on one Edge,选择后模型芯需要精加工处的曲面,绘制的曲面边界,并运用曲...&
(本文共4页)
权威出处：
扩展阅读：
CNKI手机学问
有学问，才够权威！
出版：《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
互联网出版许可证 新出网证(京)字008号
京ICP证040431号
服务咨询：400-810--9993
订购咨询：400-819-9993
传真：010-
京公网安备75号