塑料模具型腔数控加工过程优化设计

塑料模具型腔数控加工过程优化设计

摘要：塑料模具数控加工指的是按照塑料制品制作需求，将其对应的形状进行

整合，保障在模具形状的整合处理中，能够为整体的模具应用控制奠定基础。以

目标函数优化结合约束条件分析，能够为整个塑料模具加工奠定基础。并且在目

标函数及约束条件分析中，能够对整个塑料模具数控加工过程优化，降低其加工

中的工艺应用投入，为整个工艺应用控制奠定基础，提升整体的工艺应用整合能力。基于此，本文对塑料模具型腔数控加工过程优化设计进行了探讨。

关键词：塑料模具；型腔数控加工；优化设计

引言

模具加工过程中，容易出现大量前一把刀具加工不到位的地方，在这些地方

往往是出现残料地方，这些残余部分在加工过程很容易造成下一把刀具断刀、刀

具磨损加剧、加工不稳定、加工效率慢等情况出现，因此，加强加工过程优化设

计极为重要。

1塑料模具构成及设计走向

塑料模具一般由成型零件、浇注系统、分型抽芯机构、脱模机构、导向零件、温度调节和排气系统等7个部分构成。塑料模具设计的走向为：塑料产品建模→

调入EMX模块→选定塑料的收缩率和计算产品尺寸→制定分型面位置→设计模具

型腔和型芯→决定顶杆形式和位置→决定浇口、流道形式和位置→设计冷却水道。 2型腔数和型腔排列方式的确定

在批量生产时，应保证塑件质量前提条件下，尽量采用一模多腔或高速自动

化生产，以缩短生产周期，提高生产率，还有应根据客户的选择要求。经过综合

分析，本模具使用一模两腔最合适。如使用一模一腔，不能提高效率；又考虑到

该产品不是很大批量生产，所以也不需要选用一模四腔，而且在同样设计一副模

具的条件下，成本高，时间长。当采用一模多腔时，型腔在模板可以有多种排列

方式，如H形排列、圆形排列、直线排列、复合排列等。在

3塑料模具型腔数控加工过程优化设计

3.1优化数据库设计

按照塑料模具数控加工中的处理需求，对整个模具加工中的模型属性进行了

分析，同时以数据库设计作为整个模型设计中工艺参数优化的关键性优化要点进

行了分析，整个分析结果显示在进行数据系统优化处理中，其对应的数据库模型

优化，应该按照具体模具加工中的处理要求，将对应的数据库加工要点明确，这

样才能保障整体的模具加工优化控制得到保障。主要针对数据库优化设计中的工

件材料、机床、刀具和工艺图片进行了优化处理，保障在优化处理实施中，能够

为整个模型控制淡定基础，提升模型的优化处理能力，为后续的模具数控加工奠

定基础。

3.2切削工艺参数设计

整个塑料模具数控加工处理中，为了将整体的模具加工能力提升，需要按照

模具加工处理中的要求，将对应的切削工艺参数设计优化，保障在切削工艺参数

优化设计处理中，能够为整体的模具设计优化提供保障。在本文研究中主要针对

切削工艺参数优化设计中的数据库系统、数据库查询模块以及对应的参数优化处

理模块进行了分析。并且在本文的研究中，按照对应模块参数优化处理中的要求，对整个模具加工优化控制进行了分析。

3.3UG加工模块

（1）确保型腔的粗加工处理的科学性。对于型铣而言，实施型腔铣的粗加工

处理显得十分重要。一般情况下，型腔铣以垂直于固定刀轴平面的相应的众多毛

坯余量加以消除作为重要的用途。无论是模具型腔和型芯、相应的凹模，还是锻

造件以及其上面存在的众多材料的移动和去除处理，都需要依靠型腔铣的功能和

作用予以完成。因此，利用型腔铣，做好型腔的粗加工处理非常关键。（2）注

重型腔的剩余铣半精加工处理管控。一般而言，型腔需要利用剩余铣对其进行半

精加工处理，以便达到良好的效果。对于剩余铣来说，其重要的用途便是针对前

一步的加工处理之后所剩下的没有实施加工的材料的彻底清除。而对于设置剩余

铣的情况而言，则应该对相应的参考刀具设备予以科学设定，从而使处于特殊位

置的加工处理变得更加便捷。（3）加大型腔侧壁的等高轮廓铣精加工处理力度。显而易见，对于型腔的侧壁来说，加大型腔侧壁的等高轮廓铣精加工处理力度也

是至关重要的，有利于提高实际的加工精细度。针对等高加工轮廓而言，其最为

主要的用途便是对零件侧壁方面的加工处理，所以，采用半精加工亦或者精加工

处理的方法具有一定的可行性。（4）不断完善型腔的底面与壁的精加工处理技术。基于确保模具的底平面和相应的型芯的表面相匹配的目的，不断完善型腔的

底面与壁的精加工处理技术显得尤为关键。通过此项举措，不但使得相应的加工

效率和质量获得有效的提升，而且可以使得合模环节形成密切相关的状态，尤其

面对那些需要很大的底面加工处理的情况的时候，则需要运用大直径的立铣刀予

以处理，从而达到既定的良好的效果。

4.5MasterCAM残料加工

（1）设置切削参数：在刀库选用ϕ8mm刀具，主轴转速设定为2，500转

/min，切削进给设定为1，800mm/min，下刀进给设定为600mm/min，选择高速

提刀。（2）设置加工参数：安全高度设定为20mm，离开工件增量高度设定为

4mm，下刀进给高度设定为2mm，加工余量0.3mm，刀具在加工范围中心。为

了避免提刀过高，增大切削效率，应选择合适的下刀高度和工件增量高度。（3）设置残料加工参数：由于残料加工属于粗加工，避免计算刀路效率低，选用一个

较低的切削精度，这里选用0.022为“整体误差”。每刀切削量设定为0.12mm，间

距3.5mm。为了加大范围切削，避免刀具直接进入残料区域造成比较大的冲击，

应设定“延伸距离”为1mm，进刀方式为打断，进刀半径为R1mm，进刀角度90°，进刀距离为0.5mm，使刀具在没残料区域以圆弧方式逐渐切入残料区域，提高切

削稳定性。为了提高加工效率和避免插刀情况的出现，选择“刀具路径最佳化”和“避免插刀状况”这两个选项，并选择“双向”切削。设定切削深度为最高点到模具

分型面。（4）设置残料参数：选择“所有前面的操作”作为残料计算的依据，设置“材料解析精度”，高解析精度可以使残料计算更为准确，但是所用计算刀路的时

间长，精度低会产生计算残料的精度低，容易造成残料漏计算，严重时会出现插

刀现象，所以，应设置为0.13残料的解析度。可以根据前一把刀的磨损状况来设

定残料区域的增加或减少，这里选择增加残料区域0.02mm，是为了避免前一刀

具产生磨损而设定的参数。

结束语

综上所述，在塑料模具数控加工的优化设计中，为了优化数控加工模具的设计，必须根据数控模具的加工要求对整个系统设计进行优化，以保证模具设计的

整体能力。可以在系统优化设计的过程中加以改进。通过本文的研究与分析，重

点研究了塑料模具数控加工中的表面轨迹。同时，对塑料模具数控加工中的知识

库和数据库进行了细化。在建立目标函数和约束条件下，对模具总体参数进行了