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(2)对隔色壁有什么要求
滴塑模具的隔色壁是保证滴塑成品整体效果的关键,平面滴塑模具的隔色壁形态要求均匀无断裂、无倒伏、无异变点,这样才可保证滴塑成品的色区均匀,观赏效果好。
曲面滴塑模具隔色壁要求和曲面平行,这样翻出的产品表面线条粗细均匀,各色区为一有机整体.如果隔色壁的高度和顶面相等翻出的产品表面线条粗细不均匀,滴塑成品色区之间如同断裂似的,效果极差。
3、尺寸精度
滴塑模具的加工精度要求较高,高级的滴塑模具尺寸精度要求为+0。
02mm.
4、多个模具的一致性
从生产过程看,滴塑模的数量越多,生产效率就越高,为保证滴塑产品的一致性,这就要求所有参加生产的滴塑模具一致性必须好,因此对滴塑模具批量加工的要求高,刀具磨损必须小,在精加工中不能换刀。
通过以上说明分析,我们知道滴塑模具的加工,最为关键的问题是:
如何保证隔色薄壁的均匀性、加工底面的粗糙度、隔色壁侧壁的粗糙度和多个模具的一致性。
下面两节课便是针对这几个问题进行实例讲解的。
10.2平面滴塑模的雕刻
本节将以图10—1为例,讲解平面滴塑模的设计过程和工艺难点分析过程。
1、“分层”的概念。
2、残料补加工的应用。
3、加工工艺分析。
2。
1产品特点分析
1、明确层次关系
在滴塑模雕刻中,滴塑模具的层次较多,至少要分两层。
模具最上一层为基底,每个滴塑模必须要有基底,其余各层都以基底为基础,附着在基底上面。
注:
必须让学员建立“层次”的概念和意识,这是设计滴塑模的基础。
我们观察这个滴塑模实物,它分为三层:
最下面的基底为模具最上面一层,图案部分为第二层,文字为第三层。
实物上端有一通孔。
2、获取设计信息
这是一个小松鼠滴塑模具,通过与客户交流,可以获取以下具体要求:
(1)隔色壁的宽度、侧面角度
宽度为0。
2mm,侧面角度5~8度.
(2)雕刻深度
总深度2.0mm,基底部分深度1.2mm,图案部分深度0.5mm,文字部分深度0。
3mm.
2产品设计过程
绝大多数滴塑模是通过抄图的方法得到图形,本例也是通过抄图的方法得到图2所示图形。
具体过程高频模部分已讲过,这里就不再详述,只讲一下需要注意的问题。
滴塑模具的形态正好与滴塑出来的成品的形态相反,模具的上表面就是成品的下表面,模具的下表面就是成品的上表面,为保证成品上表面尺寸,我们在设计滴塑模时必须要保证模具下表面的尺寸精度.这一点一定要让学员注意。
隔色壁是滴塑模雕刻的关键点,如何得到隔色壁并保证其均匀性?
在本例中,各线条通过描图的方法得到,在描图时线条转为曲线或圆弧且连接光滑,再将线条做单线膨胀和区域焊接,以保证隔色壁区域等宽。
膨胀距离为0.1mm。
选中图形的外轮廓向外“区域等距"
0.3mm,得到一个用于生成撕料槽的轮廓.
绘制一个矩形,用于生成铣平面和轮廓切割路径。
抄图所到图形如图10-2所示:
图10—2
2.3加工工艺分析
1、滴塑模雕刻方案分析
按照前面所讲的金属加工思路,滴塑模的雕刻也是使用开粗和精修这种工艺方法.
(1)“大面积”开粗加工
滴塑模尺寸一般都较小,图案复杂,这里所说的“大面积”还是相对而言,对于“大面积”开粗的加工中应合理地使用一把“相对较大”的大刀,完成加工面积85%以上的区域大面积材料的去除工作。
在本例中,基底部分都可看成大面积区域,那么我们就可以采用底刃2.0的刀具进行开粗加工。
第二层图案部分可以采用底刃0。
8的刀进行开粗加工.
(2)边角区域的精修加工
与高频模所不同的是,由于滴塑模追求的是底面雕刻效果,因此滴塑模不采用三维清角工艺,而用残料补加工的工艺方法.
残料补加工是一种精修加工工艺。
当开粗加工时刀具使用得较大,将会在雕刻区域中留下面积相对较大、比较零碎的残料区(有可能分布在已雕刻的区域中),此时,精修加工工艺就必须要使用残料补加工,否则就会造成加工区域中残料刻不掉并影响雕刻效果的问题。
残料补加工实际上也是一种区域型的加工,只是所加工的区域是开粗加工中留下的残余区域,加工这些区域同样也要靠一定的工艺控制参数,主要参数为:
重叠率、路径间距,即刀具侧向进给量,刀具侧向进给量的定义方法和原则与前面的开粗加工一致。
残料补加工的刀具路径走刀方式是环切走刀。
在精雕刻过程中,残料补加工功能可以根据粗雕刻刀具和精雕刻刀具的大小关系自动计算出残料位置,生成清除残料的补加工路径,如图10-3所示。
图10—3
同前面所讲高频模一样,精修加工同样也是滴塑模加工的难点,这是因为:
精修加工只能使用小刀具.滴塑模使用的刀具的锥度一般都在15º
以下,底刃小于0.4,最小刀具可以到10º
-0.1.如此小的刀具强度差,很容易断刀。
针对这种情况,我们还是要像高频模雕刻一样,在精修加工中要多使用几把刀具,合理地去除材料,使刀具在切削过程中受力均匀,确保加工过程顺利。
本例中,对于第二层图案部分,当去粗加工完成后,可以先用一把0。
4的刀进行一次半精加工,再用0.2的刀具进行一次精加工。
2、如何保证滴塑模的侧面角度
滴塑模的侧面角度一般为5~8度,如图10—4所示。
在雕刻中侧面角度是靠锥刀来保证的,所以修边刀具必须使用10度或15度的锥刀。
图10-4
用锥刀保证侧面形状有两种情况:
(1)开粗与精修都使用锥刀
这种方法使用刀具的刃全角必须相同,粗加工参数中,侧面角度采用“直侧面”。
(2)使用平底刀进行大面积开粗加工,再使用小锥刀进行残料补加工和修边.
如果不要求为“底面雕刻效果”,则必须为精加工(锥刀)修边留有侧面余量,否则粗加工的平底刀会过切,如图10—5所示:
图10—5
注意两点:
使用“锥刀半角”;
使用“区域修边”,修边量设置L≥d*tg(α/2),d为雕刻深度,α为刃全角,然后适当地增加修边次数,如图10-6所示:
图10-6
3、如何保证隔色壁无破损和倒伏
为保证实物产品的表面形状尺寸,滴塑模雕刻必须使用“底面雕刻效果”这个功能,它只是对锥刀起作用,对平底刀不起作用。
图10—7
当使用“底面雕刻效果"
这个参数时,由于隔色壁宽度、高度以及刀具刃角的影响,隔色壁上表面很容易出现破损。
为保证隔色壁不会破损,我们通过公式可以算出隔色壁上表面的宽度。
图10-8
从图10—8可以得出一个计算L1的公式:
L1=L2-2H*tg(α/2)
其中,L1代表隔色壁上表面宽度,L2代表隔色壁下表面宽度,H代表隔色壁高度,α代表锥刀的锥度。
表10-1 锥度为10度的刀具雕刻隔色壁时L1的宽度值表
H
L2
0。
3
4
5
6
8
1.0
1.2
1。
0.2
0.15
0.13
0.11
0.10
06
0.3
0.25
23
21
0.20
16
12
0.09
0.4
35
33
0.31
0.30
26
22
19
0.12
0.08
表10—2 锥度为15度的刀具雕刻隔色壁时L1的宽度值表
H
L2
0.5
2
09
0.22
0.17
0.14
32
29
27
24
0.19
08
当L1<0.1mm时,隔色壁极易出现破损,因此我们设置刀具路径时,当L2、H、α这些值确定后一定要查一下上面两表,看L1是否会小于0.1mm。
从上述两表格也可以反推出要使用多大锥度的刀具,本节“小松鼠"
滴塑模具中,隔色壁要求为0.2mm,高度为0。
5mm,要使隔色壁无倒伏和破损,必须使用刃全角为10度的锥刀。
4、如何保证底面和侧面的粗糙度
滴塑模要求底面粗糙度低,侧面不允许有抖痕,我们可以通过下述方法使之达到要求:
(1)抄图时线条必须光滑以保证侧面无折痕.
(2)使用“深吃刀、侧向小进给、快走刀"
的工艺方法,可大大提高模具底面粗糙度。
(3)在图案允许的情况下,使用的刀具直径相对大一些,底刃质量好一些,对雕刻区域底面粗糙度会有所提高。
(4)使用“底面精切一次”、“侧面精修一次"
这两个参数,如图10—9所示,精修过程中的切削量很小,刀具和机床的变形很小,容易保证底面和侧面的质量。
图10-9
5、撕料槽有何作用,如何生成撕料槽
滴塑模在实际应用中,最后一道滴胶工序难免有一些树脂材料溢出模具以外,这样,在热凝固后形成多余的废料,如何去除这些与滴塑模基底相连的废料呢?
我们可以在滴塑模具的轮廓以外开一个槽,让多余的树脂材料溢出到这个槽中,这些废料热凝固以后与基底的连接处非常的薄,可以用手撕掉。
带有撕料槽的滴塑模的剖面如图10—10所示.
图10-10
前边我们在抄图时,选中图形外轮廓向外偏移0。
3mm,以这个轮廓为雕刻图形,使用轮廓切割功能,半径补偿向外,刀具选用90°
—0。
2的锥度刀,雕刻深度0。
5mm,生成刀具路径,这样就得到了撕料槽的加工路径。
6、“小松鼠”平面滴塑模具加工工序表
从上述工艺分析,我们就不难得出本节实例“小松鼠”滴塑模具的加工工序,如表10-3所示。
表10-3 “小松鼠”滴塑模具工序表
工序编号
工序名称
工序内容
使用 刀具
雕刻深度
吃刀 深度
路径间距
走刀方式
1
铣平面
将毛坯表面铣平
平底3.0
往复行切
区域粗加工
基底部分开粗加工
10º
—2.0
区域精加工
基底部分残料补加工、区域修边
-0.8
环切
图案部分开粗加工
区域半精加工
图案部分残料补加工、区域修边
—0.4
0.1
05
7
文字部分开粗加工
文字部分残料补加工、区域修边
9
加工撕料槽
图形外轮廓向外等距0。
3mm加工一个用于撕去废料的槽
90º
-0。
轮廓切割
10
沿矩形轮廓将模具从毛坯上切割下来
平底2.0
4生成刀具路径
我们设置刀具路径时,一定要明确层次关系,然后根据模具的层次关系,按照从上而下的顺序给出路径,这一点一定要让学员明白。
上述所列工序便是根据这个原则给出的。
最后生成的路径如图10—11左图所示。
刀具路径输出后进行加工模拟,效果如图10-11右图:
图10-11
2.5实际雕刻
学员按照培训教师讲解的方法生成加工文件,并在培训教师的辅导下进行实际加工.
10.3曲面滴塑模的雕刻
本节将以图10—12为例,讲解平面与曲面混合的滴塑模的设计与工艺难点分析。
加工工艺分析
当前高级滴塑模发展的趋势是曲面立体化,其特点是图形的形态的变化,形象逼真,不似平面图型过于呆板,滴塑模与高频模在图案上有些类似,不规则型面的滴塑礼品才有新意,才吸引人,才有市场价值。
因此曲面滴塑模的设计已经成为当前行业发展的流行趋势。
图10-12
本节将以图10-12为例,介绍曲面滴塑模的设计雕刻过程及工艺方法。
3.1产品特点分析
这是一个较为简单的平面和曲面相混合的滴塑模,由几个椭圆形与一组文字组成。
这个滴塑模分三层:
第一层为基底部分,第二层为平面和椭圆曲面,第三层为投影部分.
2、获取设计数据
(1)实物外围形状为一标准椭圆。
(2)隔色壁宽度为0。
3mm,高度为0.5mm。
(3)模具总深度为3mm:
基底部分深度为1。
0mm;
第二层平面部分深度为0。
5mm,椭圆曲面深度为1。
5;
最内椭圆和文字在曲面上投影深度为0.5mm。
3。
1、平面抄图
由于该滴塑模形状都为规则化图形,因此用绘制的方法得到图形。
(1)用卡尺测量实物上每个椭圆的尺寸,用绘制的方法画出图形1(80mm×
30mm)和图形4(60mm×
20mm)。
(2)将图形1向内偏移两次,偏移距离为1mm,得到图形2和图形3.
(3)将图形4向内偏移0.3mm得到图形5。
(4)写上文字“SPORT"
调整其尺寸与实物上的文字一样大小.(字体为“宋体”,实际尺寸为40mm×
8.5mm)
(5)将图形1向外偏移2mm得到轮廓切割线.
图10-13
将得到的所有对象竖直镜像,于是整个模具二维图形便绘制出来了。
如图10-14
图10-14
2、曲面设计
这个曲面比较简单,是一个下凹的椭圆浮雕曲面.选中图形5构造浮雕曲面,深度为1。
5mm。
这里就不做详解.
10.3。
3加工工艺分析
1、平面和曲面相结合的滴塑模加工思路
滴塑模的发展越来越趋向于复杂化、曲面化和多层次化,因此滴塑模的雕刻要经过许多工序,较为繁琐。
因此我们一定要按照下述思路去设计滴塑模。
(1)首先按照层次关系,按自上而下的顺序设置刀具路径。
这样就要使用“表面高度”和“坐标变换”这两个非常重要的功能.
我们平时所用的“雕刻深度”指的是具体某一层的深度,是相对“表面高度”来说的,而“表面高度”相对的是零平面,是指该层顶部距离零平面的高度,如果这一层在零平面以下,表面高度就用负值来表示.
图10—15是本节实例的模具截面图,已知模具分三层,第一层雕刻深度1mm,第二层雕刻深度0。
5mm,第三层雕刻深度1。
5mm.那么第一层的表面高度为“0”,第二层的表面高度为“—1"
,第三层表面高度为“—1。
5”。
图10—15
“坐标变换”包括“网格曲面坐标变换”中的“平移”和“3D变换”中的“Z向移动"
两个命令,任何既有平面又有曲面的模具都要将曲面进行高度方向上的坐标变换,这样才能保证模具结构层次清晰,错落有致。
在本例中是将构造好的椭圆曲面向下平移到第一层下方,即向下平移1mm。
(2)其次按先粗后精的顺序设置刀具路径。
具体到某一层,同高频模一样,滴塑模雕刻也有开粗和精修两部分,这种工艺方法在上节中我们已讲过,这里就不做详细讲解了。
对于曲面雕刻要有粗加工去大料、精加工保证形状尺寸。
2、如何保证曲面上隔色壁高度的均匀性
为了在曲面上得到高度均匀的隔色壁,我们必须使用投影雕刻的方法。
先给出区域雕刻路径,再将该路径投影到曲面上,区域雕刻深度便是隔色壁的高度。
用这种方法得到的隔色壁立在曲面上,高度便会均匀一致,如图10—16所示。
在本节“SPORT”曲面雕刻中我们便使用这种投影雕刻的方法得到到隔色壁。
曲面雕刻 投影雕刻
图10—16
问题:
能不能用曲面造型功能设计出隔色壁再拼合到曲面上?
不能。
因为用曲面雕刻得到的隔色壁侧壁粗糙度很差。
(培训教师从走刀的形式讲解,并演示实际效果)
雕刻立在曲面上的隔色壁时所使用的刀具底刃不能太大,一般不要超过0。
4,否则会在隔色壁根部留下较多残料.如图10-17所示:
图10-17
3、如何保证多个模具的一致性
(1)加工文件的一致性
加工文件的一致性,是保证批量加工滴塑模一致性的前提,一般情况下,使用同一个加工文件进行加工,如果整板雕刻多个相同滴塑模,就使用“矩形阵列”或“阵列雕刻”功能进行加工。
(2)刀具的一致性
刀具的一致性是保证批量加工滴塑模一致性非常关键的因素。
一般情况下,加工滴塑模使用的都是锥刀,而且锥刀大部分都是人工修磨,保证相同参数的几把刀具的一致性是比较困难地,一般要使用投影仪或40倍读数显微镜来校准,尽量减小它们之间的误差。
尽量使用同一把刀具进行加工!
如果是整板阵列雕刻几个相同的滴塑模,按刀具选择路径,尽量使用同一把刀具把这把刀具的所有路径加工完成。
在雕刻过程中,尽量通过减小切削量、降低雕刻速度、使用冷却液等方法,减小刀具的磨损或断刀,保持刀具良好的切削性能。
Z起刀点的一致性,有两方面的意思:
A、两个滴塑模的最高点的一致性;
加工滴塑模时,要先铣平面,把此平面作为滴塑模的Z向最高点。
其它路径均依此起刀点来定义.
B、多把刀具换刀时的一致性。
换刀过程中,要使用对刀仪对刀,避免人为对刀带来的误差。
4、如何解决小刀具的频繁断刀问题
滴塑模具文字图案较多,区域狭小,形状复杂多样。
因此所用刀具底刃较小,锥度一般为10度或15度,强度差,极易断刀.为解决这个问题,应从以下几方面着手:
(1)加工工艺方法要合理。
加工工艺是整个金属雕刻中最为关键的因素,必须耐心细致地、合理地规划加工工艺,不能怕麻烦.按照刀具使用原则,合理地利用多把刀具规划加工量,进行开粗与精修;
按照单边切、双边切原理合理地使用“吃刀深度"
、“路径间距"
、“开槽式等量切削”等工艺参数。
(2)在能保证尖角清晰度的前提下,尽量使用大刀,这里说的大刀是指底刃尽量大、锥度尽量大,这样能提高刀具的强度,从而也可以提高进给速度。
(3)降低切削速度。
滴塑模与高频模加工要求有所不同,质量是滴塑模的首选目标,不要一味地追求速度,该慢的时候要慢下来。
(4)加工过程中使用冷却液,冷却刀具,减小刀具磨损。
5、“SPORT"
曲面滴塑模具加工工序表
本节“SPORT”曲面滴塑模加工工序表如表10—4所示。
表10-4 “SPORT”曲面滴塑模具加工工序表
吃刀深度
走刀 方式
往复 行切
第一层基底部分开粗加工
15º
-2.0
第二层图形1、图形2、图形3图形4集合后开粗加工
曲面粗加工
椭圆曲面部分粗加工
1.5
分层 行切
曲面精加工
椭圆曲面部分精加工
—0.8
15
平行截线走刀
文字与图形5集合后开粗加工
文字与图形5集合后残料补加工、区域修边
-0.2
0.05
投影雕刻
将工序6、工序7生成的路径投影到曲面上
使用原有参数
将模具从毛坯上切割下来
平底2。
工序7参数设置说明:
由于最后的曲面的底面粗糙度是由投影雕刻来保证的,所以,我们在进行椭圆曲面的曲面雕刻时,精加工可以用和粗加工同样的刀具,而且路径间距可以设置的稍大一些,这里设为0.15.
根据上面讲的分析思路,生成刀具路径如图10—18:
图10—18
刀具路径输出后进行加工模拟,其效果如图10—19所示:
图10-19
雕刻加工时一定要按照从上到下的顺序进行加工.
10.3.5实际雕刻
学员按照培训教师讲解的方法生成加工文件,并在培训教师的辅导下进行实际加工。
通过前面几个章节的学习,学员对金属雕刻的过程、工艺规划以及一些基本的雕刻参数都有了初步的认识及理解,可以加工简单的产品。
但是对于这些参数的理论根据还没有形成系统的知识体系.
那么,如何培养学员对于“复杂工件”会分析、会规划、会用刀、会查表,最后生成高效优化的刀具路径,而且学会判断刀具路径的合理性,这就需要有理论作指导,有“规矩”可查询,本章和第七章重点就是针对“复杂工件”的加工工艺方法、如何用刀、重要参数及功能等进行了详细讲解,并给出理论依据。
本章重点讲解了金属加工的工艺方法:
对使用“开槽式等量切削"
的方法去粗、多把刀具清角的方法进行了系统详实的讲解。
1、分析高频模
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