?1、模具設(shè)計階段
產(chǎn)品分析:
雙色模具加工首先對雙色塑料制品進行詳細分析,包括產(chǎn)品的形狀、尺寸、精度要求、使用功能以及兩種顏色部分的分布和結(jié)合方式等。例如,對于一個雙色汽車按鍵,要考慮按鍵的外形輪廓、兩種顏色區(qū)域的劃分(如字符部分為一種顏色,按鍵主體為另一種顏色)、按鍵的觸感和操作反饋等功能要求。根據(jù)這些要求確定模具的基本結(jié)構(gòu)和分型面。
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模具結(jié)構(gòu)規(guī)劃:設(shè)計雙色模具的整體結(jié)構(gòu),通常包括動模、定模以及用于成型兩種顏色的兩個型腔。確定兩個型腔的布局和相對位置,考慮如何實現(xiàn)兩種顏色的先后注射以及在模具內(nèi)的轉(zhuǎn)換過程。例如,可以采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu),通過旋轉(zhuǎn)型芯或型腔來切換不同顏色的注射位置;也可以采用平移式結(jié)構(gòu),通過移動型芯或型腔實現(xiàn)雙色注塑。同時,要規(guī)劃好冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)的位置和結(jié)構(gòu)。
材料選擇:根據(jù)模具的工作條件、產(chǎn)品的批量、精度要求等因素選擇合適的模具材料。對于雙色模具,由于其加工精度要求高、工作過程復(fù)雜,通常會選擇優(yōu)質(zhì)的模具鋼,如 P20 鋼(預(yù)硬塑料模具鋼)、H13 鋼(熱作模具鋼)等。P20 鋼適用于批量較大、精度要求較高的中小型雙色模具,具有良好的加工性能和拋光性能;H13 鋼則適用于需要承受較高溫度和壓力的雙色模具,如一些汽車零部件的雙色注塑模具。
2、粗加工階段
毛坯準備:根據(jù)模具設(shè)計尺寸準備合適的模具毛坯。毛坯可以是鍛件、鑄件或直接采用標準的鋼材模塊。對于大型雙色模具,采用鍛件毛坯可以獲得更好的內(nèi)部組織和性能;對于形狀復(fù)雜的模具,鑄件毛坯可能更便于加工出復(fù)雜的型腔結(jié)構(gòu)。在毛坯準備過程中,要確保毛坯的尺寸余量足夠,一般單邊余量在 5 - 10mm 左右,以滿足后續(xù)加工的需要。
切割設(shè)備選擇與參數(shù)設(shè)定:選擇合適的切割設(shè)備進行粗加工,常用的有數(shù)控銑床、加工中心等。根據(jù)模具材料和毛坯尺寸設(shè)定切割參數(shù),如切削速度、進給量和切削深度等。以加工 P20 鋼模具毛坯為例,切削速度一般在 80 - 120m/min,進給量在 0.2 - 0.3mm/r,切削深度在 3 - 5mm。這些參數(shù)的合理設(shè)置可以在保證加工效率的同時,避免刀具過度磨損和模具毛坯的損壞。
去除大量材料:利用切割設(shè)備按照設(shè)定的加工路徑,去除模具毛坯上大部分的余量。這個階段主要是將毛坯加工成接近模具最終形狀的大致輪廓,重點在于快速去除多余材料,為后續(xù)的精加工打下基礎(chǔ)。例如,對于有復(fù)雜型腔的雙色模具,先使用較大直徑的刀具(如直徑 10 - 20mm 的立銑刀)進行型腔的粗銑削,將大部分材料去除,然后再逐步更換較小直徑的刀具進行細節(jié)部分的加工。
3、半精加工階段
精度提升準備:在粗加工的基礎(chǔ)上,對半精加工的刀具路徑進行優(yōu)化。這個階段主要是為了進一步提高模具的尺寸精度和表面質(zhì)量,為精加工減少加工余量。一般會使用較小直徑的刀具,如直徑 3 - 8mm 的球頭銑刀或立銑刀,對模具的關(guān)鍵部位(如型腔、型芯的輪廓、分型面等)進行加工。
余量均勻化處理:通過調(diào)整刀具路徑和加工參數(shù),使模具各部位的加工余量更加均勻。例如,在加工雙色模具的型腔時,采用等高線加工或環(huán)繞等距加工等方式,將粗加工后的余量控制在 0.5 - 1.5mm 左右,以便在精加工階段能夠更好地保證尺寸精度和表面質(zhì)量。同時,要注意加工過程中的刀具磨損情況,及時更換磨損的刀具,避免因刀具磨損導(dǎo)致加工余量不均勻。
尺寸精度控制:在半精加工過程中,開始對模具的關(guān)鍵尺寸進行控制。通過精確的數(shù)控編程和機床的坐標定位系統(tǒng),將模具尺寸的精度控制在 ±0.1 - ±0.3mm 之間。例如,對于雙色模具中兩個型腔之間的相對位置尺寸、型芯與型腔的配合尺寸等關(guān)鍵尺寸,要嚴格按照設(shè)計要求進行加工,并且在加工過程中進行適時的測量和調(diào)整。
4、精加工階段
表面質(zhì)量優(yōu)化:使用高精度的刀具(如直徑小于 3mm 的球頭銑刀)和精細的加工參數(shù),對模具的表面進行精加工。切削速度可能會提高到 150 - 250m/min,進給量減小到 0.05 - 0.15mm/r,切削深度在 0.1 - 0.3mm 左右,以獲得高質(zhì)量的模具表面。這個階段重點在于降低表面粗糙度,一般要求模具型腔和型芯的表面粗糙度 Ra 達到 0.8 - 0.2μm,對于有高光澤度要求的表面(如一些電子產(chǎn)品的雙色外殼模具),Ra 值甚至要達到 0.1μm 以下。
尺寸精確加工:對模具的最終尺寸進行精確加工,確保所有尺寸都符合設(shè)計圖紙的要求。對于雙色模具的分型面、配合尺寸等關(guān)鍵部位,精度要求更高,一般誤差控制在 ±0.05mm 以內(nèi)。在加工過程中,采用在線測量系統(tǒng)或精密量具(如三坐標測量儀)對模具尺寸進行實時測量和反饋,及時調(diào)整加工參數(shù),保證尺寸精度。
細節(jié)處理與清角:處理模具表面的細節(jié)部分,如圓角、倒角、溝槽等。對于雙色模具,這些細節(jié)部分不僅影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量,還可能涉及到兩種顏色材料的結(jié)合和流動。例如,在雙色注塑的交接部位,要保證清角處理得當,使兩種顏色的材料能夠順利融合,避免出現(xiàn)飛邊、熔接痕等缺陷。
5、電火花加工階段(如果需要)
放電加工區(qū)域確定:對于一些具有復(fù)雜形狀的雙色模具,如深孔、窄槽、異形型腔等,采用常規(guī)的切割加工方法可能難以達到設(shè)計要求,這時需要使用電火花加工。首先確定需要進行電火花加工的區(qū)域,這些區(qū)域通常是刀具無法直接加工或者加工精度難以保證的部位。
電極設(shè)計與制造:根據(jù)電火花加工區(qū)域的形狀和尺寸設(shè)計電極。電極材料一般選擇銅或石墨,銅電極具有良好的導(dǎo)電性和加工性能,石墨電極則具有較高的加工效率和較低的損耗率。設(shè)計好電極后,通過數(shù)控加工等方式制造電極,電極的精度直接影響電火花加工的質(zhì)量,所以要嚴格控制電極的尺寸精度和表面質(zhì)量。
電火花加工操作:將制造好的電極安裝在電火花加工機床上,設(shè)定放電參數(shù),如放電電流、放電時間、放電間隙等。根據(jù)模具材料和電極材料的不同,放電參數(shù)會有所變化。例如,在使用銅電極加工模具鋼時,放電電流一般在 10 - 50A,放電時間在 10 - 100μs,放電間隙在 0.05 - 0.2mm。通過電極與模具之間的放電腐蝕作用,加工出所需的形狀和尺寸,達到模具設(shè)計的精度要求。
6、質(zhì)量檢測與修模階段
尺寸檢測:使用精密的量具(如卡尺、千分尺、三坐標測量儀等)對雙色模具的各個尺寸進行檢測。重點檢查關(guān)鍵尺寸(如型腔尺寸、型芯尺寸、配合尺寸等)是否符合設(shè)計要求。對于不符合要求的尺寸,分析原因并進行修正。例如,如果發(fā)現(xiàn)型腔尺寸偏大,可以通過電火花加工或手工研磨等方式進行調(diào)整。
表面質(zhì)量檢查:檢查模具的表面質(zhì)量,包括表面粗糙度、表面缺陷(如裂紋、砂眼、劃痕等)。采用光學(xué)顯微鏡、表面粗糙度儀等設(shè)備進行檢測。對于表面粗糙度不符合要求的部位,可以通過拋光、研磨等方法進行處理;對于表面缺陷,根據(jù)缺陷的嚴重程度采取相應(yīng)的修復(fù)措施,如補焊后重新加工、填補材料后研磨等。
試模與修模:進行雙色模具的試模,通過實際的注塑過程檢驗?zāi)>叩男阅?。觀察注塑產(chǎn)品的外觀質(zhì)量(如兩種顏色的結(jié)合情況、是否有飛邊、縮水等缺陷)、尺寸精度和功能是否滿足要求。根據(jù)試模過程中出現(xiàn)的問題,對模具進行相應(yīng)的調(diào)整和修復(fù)。例如,如果發(fā)現(xiàn)兩種顏色的結(jié)合處有熔接痕,可以通過調(diào)整注塑工藝參數(shù)(如溫度、壓力、注塑速度等)或?qū)δ>叩臐部谖恢?、流道設(shè)計進行修改來改善。