塑料瓶吹塑模型腔加工研究分析

錢楊林，錢春華

QIAN Yang-lin,QIAN Chun-hua

（湖南科技經貿職業學院，衡陽 421007）

0 引言

我們日常生活中經常見到塑料瓶之類的東西，其實這類東西是用吹塑模具生產出來的。本文針對塑料瓶這類吹塑模具的特點，對其加工工藝、加工方法進行了詳細分析和論述；結合編程軟件UG，詳細地闡述了這類模具數控加工的編程思路和方法，以滿足相關生產廠家的需要，使生產質量、生產效率得到提高。

1 工藝分析

吹瓶模型腔如圖1所示。

圖1 吹瓶模型腔

工件材料為鍛造鋁合金6061，這種材料加工可采用高速鋼或硬質合金刀具，不宜用陶瓷刀具，會發生沾刀現象。具體工藝方案：吹瓶模型腔是由兩個對角剖分的半模合成，瓶底部采用了鑲塊，因此瓶底部徑向拉直，由鑲塊形成瓶底部的內凸球面。該型腔由多個曲面組成，最小的圓弧半徑僅R1.3mm，而且表面粗糙度要求較高。采用球頭刀加工之后有加工痕跡存在，通過手工磨光能達到所需要求，但精銑時間很長，經濟上不合算。因此，此類型腔模具加工通常考慮采用數控銑削和電火花相結合，以數控銑作為前道加工，留有0.2mm的加工余量，由電火花加工達到型腔的基本尺寸和形狀要求，再由手工研磨到所需的粗糙度要求，使加工周期大大縮短。

2 具體數控加工方式

具體加工方式如下：數控加工前，工件在普通機床上完成6個面的加工至光潔、平整，但為確保分型面的質量，解決分型面在以后粗加工時可能受損的問題，在分型面上應留0.2mm的磨削余量。在立式數控機床上以壓板壓緊方式加工該吹瓶模型腔。以坯料上表面為工件座標系的Z0平面，瓶體軸向為X軸方向，軸線與底平面的交點為X0Y0點。考慮到分型面預留的的磨削量0.2mm，對刀后將將G54座標中的Z值抬高0.2mm。

下面以目前在沿海廣泛使用的數控編程軟件UG為例，對其數控加工的思路和方法進行詳細闡述。

2.1 數控加工順序

采用D20R4的硬質合金刀具型腔銑開粗，再用D8硬質合金刀具，采用型腔銑參考刀具清殘料，再用D8R4硬質合金刀具，采用等高外形方式整體半精吹瓶模型腔，仍用D8R4硬質合金刀具，用平行銑方式對型腔下部坡度平緩區域再進行半精加工，再用D10R5硬質合金刀具采用環繞等距方式進行型腔的整體精加工，再用D4硬質合金刀具，采用型腔銑參考刀具清殘料，最后以D4R2硬質合金刀具清角。

2.2 UG具體編程如下

1）因為吹瓶模型腔的凹槽寬度大部分在50 mm左右，所以選直徑略小于25 mm刀具開粗較好，刀具太大很多地方刀下不去，造成留料過多，刀具太小加工效率太低，因此針對于工件材料為鍛造鋁合金6061，采用高效率D20R4的硬質合金飛刀進行開粗，這樣能夠在較短的時間內去除大部分余料。采用型腔銑開粗（CAVITY_MILL），因鍛造鋁合金6061較易加工，Z向每層吃料深度可為1mm，進給速度1000mm/min，主軸轉速2000r/min，留側余量0.5mm，底余量0.3mm。刀具路徑如圖2所示。

圖2 開粗刀具路徑

2）因用D20R4的飛刀開粗之后，大部分余料已去除，但還有不少部位有較多殘料存在，直接半精可能會使半精刀具斷刀，因此仍用型腔銑開粗（CAVITY_MILL），但采用參考刀具清殘料方式，即用D20R4直徑一半左右大小的D8硬質合金刀具平刀，來清理D20R4留下的殘料，進給速度1000mm/min，主軸轉速2700r/min，留側余量0.5mm，底余量0.3mm。刀具路徑如圖3所示。

圖3 D8清D20R4的殘料刀路

3）因大多殘料被上一刀具D8清理，下面能安全可靠地用D8R4硬質合金刀具球刀來半精吹瓶模型腔，采用等高外形（ZLEVEL_PROFILE）方式，層間距給0.5mm，進給速度1000mm/min，主軸轉速2700r/min，留側余量0.3mm，底余量0.3mm。刀具路徑如圖4所示。

圖4 D8R4等高外形整體半精刀路

4）上步等高外形（ZLEVEL_PROFILE）半精，刀路在吹瓶模型腔下部坡度平緩區域的刀路比較稀疏，因此這部分需要用（CONTOUR_AREA）的區域銑削平行走刀方式再半精一下，仍用D8R4硬質合金刀具球刀，進給速度1000mm/min，主軸轉速2700r/min，留余量0.3mm。以彌補以上半精不足，改善后續精加工刀具受力。刀具路徑如圖5所示。

圖5 D8R4半精下部坡度平緩區域

5）采用（CONTOUR_AREA）區域銑削的環繞等距走刀方式，采用空間刀間距0.3 mm。注意用略大于D8R4的D10R5硬質合金刀具球刀精加工，會使精加工刀具受力更均勻，不會掉進D8R4沒有半精到的小凹槽中。進給速度1200mm/min，主軸轉速2500r/min，留余量0.2mm。刀路如圖6所示。

圖6 D10R5整體精加工刀路

6）用型腔銑開粗（CAVITY_MILL），但采用參考刀具清殘料方式，即用上面半精刀具D8R4直徑一半左右大小的D4硬質合金刀具平刀，來清理D8R4留下的殘料，以減少后面小球刀精加工清角的負擔，以防斷刀。進給速度600mm/min，主軸轉速3300r/min，留側余量0.3mm，底余量0.3mm。刀具路徑如圖7所示。

圖7 D4清殘料刀路

圖8 D4R2精加工清角刀路

7）采用（CONTOUR_AREA）清根切削的參考刀具方式，即用D4R2的硬質合金球刀清理D10R5球刀沒有精加工到的地方。前面分析吹瓶模型腔的最小曲率為1.3mm，但為什么不用半徑小于1.3mm的球刀來加工呢，而采用了D4R2球刀，因為刀具過小會造成斷刀，因前面清殘料只清到D4直徑的刀具，再者用刀具過小效率也太低，雖然用D4R2會造成部分曲率小于2 mm地方精加工不到，但以后還要整體電極放電的，所以不必擔心。進給速度600mm/min，主軸轉速3300r/min，留余量0.2mm。刀具路徑如圖8所示。

把以上所有刀具路徑后處理生成NC代碼輸入數控機床，便可對吹瓶模型腔進加工。因前面所有精加工都留有0.2mm的加工余量，可以再進行整體電極放電，更便于消除各刀路的加工痕跡，提高整體光潔度。

3 結束語

綜上所述，本文詳細論述了吹瓶模型腔的加工工藝，并結合數控編程軟件UG提出了合理的數控加工思路，使人們對這類模具的加工工藝、加工方法有個清楚的認識，以便更好地為生產實踐服務。