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塑料 水杯 模具设计 dwg16 论文

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天津工程师范学院 2005届毕业设计说明书塑料水杯模具的研制作者： 刘金龙摘 要 本设计为塑料水杯模具制作设计，它系统的介绍了塑料水杯模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用。其中，涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题、特种加工工艺及塑料的回收和利用等方面内容。在该模具设计中，利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图，以及制定了机械加工工艺过程卡。本设计在保证加工质量的前提下，尽量做到在提高生产率的同时把生产成本降到最低。关键词 模具 注射机 塑料Researches to molding tools of the plastics cup product【 Abstract 】 This design is “Researches to molding tools of the plastics cup product”, it systematically introduced the process and the assemble and use of the whole set of mold of every components about plastics cup. In which, it involved injection machines choice of parameter、the process of components、the structural and related calculation of injection mold、the process of special manufacture and the recall and utilize of plastic and so on. During the design, it makes use of the computer to draw the part drawing and assembly drawing, and establishes the machining process card.This design , under guaranteeing the prerequisite of processing quality, as far as possible to fall the production cost to minimum at the same time raising the productivity. 【 Keywords 】 Mold Injection machine plastics前 言随着社会生产力的发展，人们意识的提高，使我们国家模具技术的发展进入了一个新的阶段。过去在我国工业中，模具长期未受到重视，改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表等行业进入大批量生产，模具工业有一定发展，但高效多工位模压设备、大型塑料成形设备以及供应高效冲压用的卷料设备仍落后于需要，由于历史原因遗留下来的工厂大而全，专业化程度落后，这些不足的现象，需要我们有足够的认识，更需要我们从结构调整上下功夫。在这次塑料模具设计的过程中，我们对塑料模有了一个整体的认识与理解，并在设计过程中，对塑料模的性能，塑料结构的工艺性，以及注射模设计，塑料模制造工艺及装配，此外，由于近一二十年来电子技术和计算机科学的迅猛发展，促使模具制造业发生着深刻的变化。目前，数控机床已成为模具加工的主要设备，继而，CAD/CAM技术在模具领域也得到应用。在这次设计中，我们只是制造一个简单的塑料模具也是对我们知识的一个巩固，但是还有很多不足的地方，希望老师多多指点，我们加以改正。最后，我们感谢老师这些天来对我们的指导。简 介模具是利用其特定的形状成型具有一定形状的制成品的工具。注射塑料模具的结构构成、包括：1.成型零件 2.浇注系统零件 3.脱模系统零件 4.冷却、加热机构 5.导向零件 6.分型抽芯机构 7.紧固零件模具一般为单件生产，制造技术要求较高。模具精度是影响塑料成型件的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下技术要求：1 组成塑料模具的所有零件，在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。2 组成模架的零件应达到规定的加工要求，装配成套的模架应活动自如，并且达到规定的平行度和垂直度要求。3 模具的功能必须达到设计要求。4 为了鉴别塑料成型件的质量，装配好的模具必须在生产条件下或用试模机试模，并根据试模存在的问题进行修整，直至试出合格的零件为止。本模具为塑料水杯注射模具，由以下零部件组成：动模固定板、内六角圆柱头螺钉、锁紧楔、斜导柱、定模固定板、定模板、浇口套、导柱、导套、动模板、型芯、垫板、模腿、顶杆板、垫钉、顶杆、复位杆、推板、涨钉、限位环。塑料水杯注射模具采用了直流道侧浇口，一次推杆推出机构。其工作原理如下：模具在工作时，将定模固定在注射机定模板上，动模固定在动模板上，将注射机喷嘴用定位圈定位，对准浇料口，模具首先将动模与定模合模锁住并开启注射机活塞，将在料筒内的熔融塑料以高压，高速挤入动模与定模合模所组成的型腔，并使其充满，保压，保压时，开动动模，使其与定模分开回到原来的位置，此时在顶杆的作用下，将塑件从动塑内卸下，在第二次合模时在复位杆的作用下动模与定模恢复到合模位置准备下一行程的注射。一、塑件材料的分析：由于零件图中标注该水杯的材料是PC，所以，有：PC属于热塑性塑料。（热塑性塑料在特定的温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。）PC的性能： 综合性能较好，无毒，化学稳定性好，耐水、油等；吸水性较小，透光率很高，介电性能良好。PC的用途： 适于制作传递中、小负荷的零部件；因PC无毒无味，可以制造医疗器械，小型日常用品等；因透光率较高，可制造大型灯罩、门窗玻璃等等透明制品。PC是非结晶型的线型结构的高聚物。PC的塑件脱模斜度： 型腔 351 型芯 3050 综合上述条件，又根据常用热塑性塑料的成型条件，可知：表1-1：缩写密度（g/mm3）计算收缩率（%）注射压力(Mpa)适用注射机类型PC0.660100螺杆、柱塞式均可 二、注射机的选用：塑料的种类很多，其成形的方法也很多，有注射成形、压缩成形、压注成形、挤出成形、气动与液压成形、泡沫塑料的成形等，其中前四种方法最为常用。其中，注射成形所用模具称为注射成形模具，简称注射模。注射模主要应用于成形热塑性塑料，因此根据对零件的分析，该PC材料的塑料水杯用注射成形为最佳。另外，注射模区别于其他塑料模的特点是：模具先由注射机合模机构合紧密，然后，由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此，注射模可一次成形出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件的塑料制件，对水杯的外观有精美、无明显毛刺等要求的情况下，应用注射成形可以很好的达到工艺要求。注射成形所用的设备是注射机。（一）注射机类型的选择：根据对塑件的分析，可选用XS-Z-60型热塑性塑料注射机。 （二）该型号的注射机螺杆直径为38，所以，应在模具的动模座板上加工出 一个大于该直径（例如：40）的孔，以便顶出用。（三）注射部分的选择：1、注射压力的校核：p公p注 122(Mpa) 60100(Mpa) p公注射机的最大注射压力(Mpa)； p注塑件成型所需的实际注射压力(Mpa)；2、 嘴前端的孔和球：D2=D1+(0.51)（mm）=4+0.5=4.5（mm）R2=R1+(12)（mm）=12+1=13（mm）D2模具流道入口直径（mm）；D1喷嘴注口直径（mm）；R2模具浇注套球面半径（mm）；R1喷嘴球面半径（mm）；（四）合模部分的选用：1、锁模力的校核：F锁K损p注A分 5000000.67X100000000X0.005X0.0045=1507.5 F锁注射机的额定锁模力(N)； p注塑件成型所需的实际注射压力(Pa) ； K损注射压力到达型腔的压力损失系数，一般取0.340.67； A分塑件及浇注系统等在分型面上的投影面积(m2)；经计算，锁模力合格。2、 模具闭合厚度及开模行程的校核：HminHmHmax 70（mm）133(mm)200(mm) Hmin可装模具最小厚度； Hm模具闭合厚度（该模具闭合厚度为133 mm）； Hmax可装模具最小厚度； 经计算，模具的闭合厚度合格。经查表知，XS-Z-60型热塑性塑料注射机的模板行程为180mm大于设计模具的最大开距。因此，该注射机可达到设计要求之用。 三、模具设计详解：前述已知，该设计要应用注射模加工。根据对塑料水杯零件图的分析，可采用中小型模架标准（GB/T.12556.190）中派生组合类型的模架标准，它是以点浇口和多分型面为主的结构形式，其代号取P。派生组合中，动、定模座板的连接方式，（如采用螺钉、定距拉杆或定距拉板等）有承制单位自定。（模具中各种零部件具体尺寸要求可见模具装配图或零件图标注）一般注射模可由以下几个部分组成：浇注系统、导向机构、脱模机构、侧向分型机构与抽芯机构、其它零件。 对该水杯零件注射模具的基本设计：（一）成型部分1、分型面的确定：塑件分型面决定了模具的基本结构和飞边产生的位置，根据该塑料水杯的形状要求，外表面要求精美、无明显的毛刺，另外，水杯手柄部位形状比较复杂，所以，将分型面选择在水杯中间剖切面上。这样，不致影响塑件外观，既有利于脱模（注：分型面应使塑料件在开模时留在有脱模机构的一边，通常是在动模一侧。），又使模具的加工制造更容易。2、型腔数的确定：设计为一模一腔3、成型零件：包括定模板、动模板和型芯等零件。在注射时，这类零件直接接触塑料，以成形制品；其精度要求较高，是注射模的核心零件。动、定模板：主要成形塑料件的外部形状。由于该工艺品盒的形状比较简单，尺寸也较小，所以采用整体式的凹模。它是由整块金属材料直接加工而成的，见零件图06、20。这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型的塑料件质量较好。由于，零件技术要求中要求塑件的外观精美无明显的毛刺，所以，用特种加工中的电火花进行加工较好，见“电火花成型加工”。型芯：又称凸模，主要成形塑料件的内部形状，。根据对该塑件整体进行分析，知其内形比较简单，深度较大，可以采用整体式凸模。整体凸模的结构简单牢固， 成型塑料件的质量好，且适合用于这种小型的凸模。在实际的加工中，采用了型芯主要部分粗、精车，外圆和端面精磨，这样保证了零件图样中对圆弧半径、内圆弧角尺寸要求及对称度等技术要求，而且降低了零件的加工成本。最后，用抛光机对型芯进行了表面抛光处理，使得塑料制件的内壁光滑、美观。（二）浇注系统浇注系统是指模具中从注射机 喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，其由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。零件主要包括浇口套等零件。其主要作用是将注射机料筒内的熔融塑料填充到模具型腔内，并起传递压力的作用。1、浇注套（浇口套）：由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞，所以模具的主流道部分经常设计成可拆卸更换的主流道衬套，简称浇注套或浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理。2、点浇口：一般点浇口又称针浇口、橄榄形浇口或菱形浇口，它是一种尺寸很小的直接浇口的特殊形式。点浇口因为直径很小（一般为0.51.5mm），所以去除浇口后残留痕迹小，开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作。3、冷料穴设计：是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。该模具的冷料穴形状为小圆柱型腔。（三）脱模系统零件注射机的脱模机构又称推出机构，是由推出塑料件所需的全部结构零件组成。如顶杆、顶杆板、顶杆固定板等零件。这类零件使用时应便于脱出塑件，且不允许有任何使塑件变形、破裂和刮伤等现象。其机构要求灵活、可靠、并要使更换、维修方便。1、顶杆：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的杆件。2、推板：是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的板件。常用于斜度较大零件的顶出，由于顶在塑料件的外壁，顶出力大、方便可靠，不需很大顶出行程。在该套模具中同时应用了圆柱顶杆（见零件图07）和推板（见零件图02）两种形式，组成了脱模系统。顶杆由两部分组成，其中的顶杆头与动模板零件型腔部分配合不好，塑件成型之后，配合部分会有少量毛刺，需要人工修理。而且，在盘形顶杆上应用了弹簧装置，提高了顶出时的平稳程度，也起到了有效的缓冲作用。这样，顶杆不但可以脱出塑件，还可以起到一定导向作用。即当注射机的螺杆推动模具的推板（见零件图02）和推杆固定板（见零件图03）沿推板导柱（见零件图28）运动时，顶杆受推力也向前顶出塑件，把塑件从型芯上脱下来，以完成脱件的过程。塑件脱落后，待下次工作前，动模板和定模板合模时，定模板先是与复位杆顶端接触，复位杆受力带动推板和推杆固定板复位，顶杆也由工作位置回到起始位置，因顶杆与动模板配合较好，所以起到导向作用。（四）冷却及加热机构冷却及加热机构主要包括冷却水嘴、水管通道、加热板等。主要是为了调节模具的温度，以保证塑料件的质量。加热系统主要应用于熔融粘度高，流动性差的塑料。一般注射到模具内的塑料温度为200左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下。热塑性塑料在注射成型后，有些需要对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽量快地传给模具，以便使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。此模具不需要冷却及加热机构，虽然PC的流动性较一般，但由于塑件较小，液体充满型腔比较快，而且散热比较快，所以可以满足塑件的成型需要。（五）结构零件 模具的结构零件主要是固定成形零件，使其组成一体的零件。主要包括定模座板、动模座板、定模板和动模板等。1、定模固定板 它是固定连接定模部分并使之安装在注射机上用的板，也是镶嵌浇口套的支承板。2、动模固定板 固定连接动模部分并使之安装在注射机上用的板。3、定模板 为了形成定模型腔或直接加工成形用的板。4、动模板 为了形成动模型腔或直接加工成形用的板。5、垫板 主要是为了推（顶）板，能完成推顶动作而形成一定活动空间用的板。表3-1: 模腔工作尺寸计算尺寸部位计算公式及过程说明凹模径向尺寸LM=(1+Scp)Ls-3/40+z =(1+0.55%)X30-3/4X0.20+0.03 =30.015 0+0.03LM=(1+Scp)Ls-3/40+z =(1+0.55%)X24-3/4X0.20+0.03 =23.98 0+0.033/4项,系数随塑件精度和尺寸变化LM-凹件径向尺寸(mm)Ls塑件径向公称尺寸(mm)Scp塑料的平均收缩率(%)塑料公差值(mm)z-凹模制造公差(mm)凹模深度尺寸HM=(1+Scp)Hs-2/3 0+z =(1+0.55%)X40-2/3X0.2 0+0.03 =40.090+0.03HM=(1+Scp)Hs-2/3 0+z =(1+0.55%)X2.5-2/3X0.2 0+0.03 =2.380+0.032/3项,有资料介绍系数为0.5HM-凹模深度尺寸(mm)Hs塑件高度公称尺寸(mm)z-凹模深度制造公差(mm)其余符号同上型芯径向尺寸LM=(1+Scp)Ls+3/40-z=(1+0.55%)X26+3/4X0.20-0.03 =26.290-0.03LM=(1+Scp)Ls+3/4 0-z=(1+0.55%)X20+3/4X0.2 0-0.03 =20.260-0.03LM=(1+Scp)Ls+3/4 0-z=(1+0.55%)X18+3/4X0.2 0-0.03 =18.250-0.033/4项,系数随塑件精度和尺寸变化LM型芯径向尺寸(mm)z型芯制造公差(mm)其余符号同上型芯高度尺寸HM=(1+Scp)Hs+2/3 0-z =(1+0.55%)X1+2/3X0.2 0-0.03 =1.1360-0.03HM=(1+Scp)Hs+2/3 0-z=(1+0.55%)X38+2/3X0.2 0-0.03 =38.340-0.032/3项,有资料介绍系数为0.5HM型芯高度尺寸(mm)Hs塑件孔深度尺寸(mm)z型芯高度制造公差(mm)其余符号同上（六）导向零件 导向零件主要包括导柱、导套，主要是对定模和动模起导向作用。在该套模具中，应用了带头导柱，用种导柱可以不用导套，其导向孔直接开设在模板上，并做成通孔，但考虑到轴与孔磨损比较严重，磨损后影响定位和导向精度，在适当部位加导套，以便磨损后可以更换导套，而不用更换定模板。另外为了防止导柱从模板中脱出来，在导柱凸台底部用支承板压住。（七）紧固零件紧固零件主要包括螺钉、销子等标准零件，其作用是连接、紧固各零件，使其成为模具整体。模具中，动模固定板（见零件01）、支承板（见零件04）、动模板（见零件05）、模腿（见零件22）采用合钻的方法，利用四个带头导柱连接并固定；推板（见零件02）、推杆固定板（见零件03）也采用合钻的方法，利用四个内六角螺钉连接并固定。表3-2: 标准件明细表名 称型 号件 数国 标内六角螺钉M3X19M3X14M5X18 2 44GB70-85GB70-85GB70-85（八）抽芯机构 当注射成型侧壁带有孔、凸台等的塑料制件时，模具上成型该处的零件就必须制成可侧向移动的零件，以便衣脱模之前先抽掉侧向成型零件，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向移动的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况，常常称为侧向分型，对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯，但是，在一般的设计中，侧向分型与侧向抽芯常常混为一谈，不加分辩，统称为侧向分型抽芯，甚至只称侧向抽芯。 侧向分型与抽芯机构的分类 根据动力来源的不同，侧向分型与抽芯机构一般可分为机动、液压(双动)或气动以及手动等三大类型。 1机动侧向分型与抽芯机构 机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件(如斜导柱)使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使倒向成型零件夏位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率高，在生产中应用最为广泛。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，其中斜导柱侧向分型与抽芯机构最为常用，下面将分别介绍。 2液压或气动侧向分型与抽芯机构 液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为动力进行侧向分型与抽芯，同样亦靠液压力或压缩空气使侧向成型零件复位。 液压或气动侧问分型与抽芯机构多用于抽拔力大、抽芯距比较长的场合，例如大型管子塑件的抽芯等。这类分型与抽芯机构是靠液压缸或气缸的活塞来回运动进行的，抽芯的动作比较平稳，特别是有些注射机本身就带有抽芯液压缸，所以来用液压侧向分型与抽芯更为方便，但缺点是液压或气动装置成本较高。 3手动侧向分型与抽芯机构 手动侧向分型与抽芯机构是利用人力将模具侧向分型或把侧向型芯从成型塑件中抽出。这一类机构操作不方便、工人劳动强度大、生产率低，但模具的结构简单、加工制造成本他因此常用于产品的试制、小批量生产或无法采用其他侧向分型与抽芯机构的场合。手动侧向分型与抽芯机构的形式很多，可根据不同塑料制件设计不同形式的手动侧向分型与抽芯机构。手动侧向分型与抽芯可分为两类，一类是模内手动分型抽芯，另一类是模外手动分型抽芯，而模外手动分型抽芯机构实质上是带有活动镶件的模具结构。此套模具抽芯机构采用斜导柱和液压两种抽芯机构，下面根据斜导柱和液压抽芯机构的特点来具体论述此套模具的设计思路。此套模具也可采用双斜导柱形式，根据斜导柱抽芯机构的优点可知：该结构的优点在于小巧紧凑,运动灵活,易于拆装及维护保养。此结构同样可应用于浅内凹槽塑件的情况,常用设在该处的斜推杆来完成塑件内凹槽的抽芯运动。如下图：图3-1下面结合液压抽芯机构的优点具体论述：液压抽芯机构抽拔力大，抽拔距长，运动平稳，用液压缸抽拔塑件侧面滑动型芯的模具结构。现在小型液压缸已制成标准件。作为模具附件供应，采用这种方法抽拔侧面滑动型芯，可使模具结构相对简化。此套模具选用液压抽芯机构与斜导柱抽芯机构结合，是利用液压抽芯机构与斜导柱抽芯机构互补。由于塑件几乎没有锥度,脱模斜度也很小，所以塑件与型芯的摩擦力很大，要用较大的抽拔力才能把型芯从塑件内部抽出，如果用斜导柱抽芯机构，会造成斜导柱过长,极易造成斜导柱的弯折，从而损坏模具。为防止此类情况发生, 此模具选用液压抽芯机构实现型芯的抽出。既考虑了斜导柱抽芯结构紧凑，动作灵活，经济等优点，也考虑了液压抽芯机构能解决实际问题。使此套模具更加经济，更加具有使用性，从而提高生产率，提高模具的寿命。装配图如下：图3-2图示的两个型芯，左边用斜导柱抽芯机构，右边由于抽拔距比较长，所以采用液压抽芯机构，型芯与连接杆做成一体，液压缸的活塞杆与型芯连接杆用凸缘式连轴器连接，抽芯时，液压缸活塞受液压力，液压缸的抽芯力是可调的，当液压力大于型芯与塑件间拔模力时，活塞杆带动型心连接杆进行抽芯。液压抽芯机构不仅可以弥补斜导柱抽芯机构的缺点，而且可以减小模具结构，对于简化模具结构有比较好的效果。脱模阻力计算：从主型芯上脱下塑件的脱模阻力可近似写为：Q=Qc+QbQc克服塑件对型芯包紧的脱模阻力（N）Qb一端封闭壳体需克服的真空吸力Qb=0.1MPaAb Ab型芯的横断面面积Ab=d2=3.14262=2.12103mmQb=0.1MPaAb=0.12.12103=2.12102N对于薄壁塑件：包紧力： E塑性弹性模量，E=3.1103 MPa塑料收缩率，=0.55%塑料泊松比，=0.37t塑件壁厚，t=2mml塑件对型芯的包紧长度，l=38mm因此，代入得：N克服塑件对型芯包紧的脱模阻力：Qc=PKK是无因次系数，只与脱模斜度和摩擦系数有关，可查表得K=0.29。代入得：Qc=PK=1.291040.29=3.745103N最后，得从主型芯上脱下塑件的脱模阻力为：Q=Qc+Qb=3.745103+2.12102=3957N在选用液压缸的时候，应考虑脱模阻力的影响。四、电火花成型加工（定模型腔）:目前，模具特种加工不仅有系列化的先进设备，而且广泛用于模具制造的各个部门，成了模具制造中一种必不可少的重要加工办法。由于该塑料水杯的外观要求精美，所以，其型腔的制造应用了特种加工中的电火花成型加工。电火花成形加工的原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象除去多余的金属，以达到对工件的尺寸，形状和表面质量预定的要求。相当高的频率连续不断地放电，工具电极不断地向工件进给，就可将工具的形状复制在工件上，加工所需要的零件，整个加工表面将由无数个相互重叠的小坑所组成。（一） 尺寸精度：电火花加工时，工具电极与工件之间都存在一定的放电间隙，如果加工过程中放电间隙能保持不变，则可以通过修正工具电极尺寸来进行补偿，也能获得较高的加工精度。然而，放电间隙的大小实际上是变化的。电参数对放电间隙的影响是很大的，精加工时的单面放电间隙一般只有0.01mm，而粗加工时的单面放电间隙可达0.5mm以上。（二） 形状精度：1、 斜度：电火花加工时侧面产生斜度，是上端尺寸大而底端尺寸小。这是由于“二次放电”和电极损耗而产生的。2、 圆角：采用高频窄脉冲进行精加工时，由于放电间隙小，圆角半径也可以很小，一般可以获得圆角半径小于0.01mm的尖棱。（三） 表面粗糙度：电火花加工的表面质量主要包括加工表面粗糙度、表面层组织变化及表面微观裂纹等三部分。该套模具中型腔的加工过程首先是用普通铣床进行粗加工，并进行孔的定位后，在进行特种加工。在用电火花机床加工之前，要先加工出所需的电极，实际加工中我们应用了紫铜通过加工中心利用球形铣刀加工出尺寸达到零件图技术要求的电极后，在利用电火花机床进行了型腔的加工。然后，利用了抛光机对型腔进行抛光处理，达到表面精度要求。五、模具装配及配作的总过程：研究分析总装配图、零件图、了解各零件的作用、特点及其技术要求，掌握装配关联尺寸。检验待装配的所以零件。确定哪些零件有配作加工内容。确定装配基准。装配及配作。检验。试模及修正。入库。该套模具的装配基准是以型芯、型腔等作装配的基准件，模具的其他零件都依装配基准件进行配制和装配。在装配过程中，利用了摇臂钻床、台钻、压板、钻套等专用工具。六、模具的动作过程： 注射机注射完成后，待塑料在模腔内冷却定型后，模具开启，注射机的动模板带动模具动模部分开始动作：由于涨钉张力的作用，模具从2-2面先分型，模具动模部分沿导柱（零件18）运动，塑件针状浇道、分浇道里的凝料和冷料井中的凝料一起带至模具定模一边。注射机继续运动，当导柱（零件18）的有效距离全部运动到终端，限位环起到限位作用，2-2分型结束。动模部分由于涨钉的力停止运动。当开模力大于涨钉力时，1-1分型开始，这时斜导柱（零件13）开始受力，由于斜导柱对型芯1（零件8）有个反作用力，使型芯1（零件8）抽出，浇口的凝料留在定模一侧，当导柱（零件21）脱出导套（零件19），完成1-1分型。同时液压缸由于液压力的作用，使活塞杆受力，活塞杆与型芯杆之间用凸缘式连轴器连接。当抽芯力大于型芯与塑件的摩擦力时，型芯（零件14）由于液压力的作用抽出塑件。完成第二次抽芯。此时，注射机的螺杆推动模具的推板（零件02），使其带动顶杆（零件7），顶杆直接顶塑件的外壁，复位杆（零件17）也随之顶出分型面。这样以来就把塑件从型腔脱离下来，完成塑件的顶出。注射机回程时，定模型腔与复位杆接触，使复位杆回到起始位置，完成复位，合模完毕。七、模具的寿命：模具因磨损或其他形式失效，终至不可修复，而报废之前所加工的产品的件数，称模具的使用寿命，简称模具寿命。模具寿命对生产影响很大，主要如下：1、 高质量、寿命长的模具，可以提高制品的生产率及质量，其中，模具寿命的长短不但影响到模具本身的制造综合成本，而且也影响到制品的成本和工艺部门工作量等。因此，一般要求模具有较长的寿命。2、 模具的寿命影响到一些先进的高效率、多工位加工设备正常效能的发挥。3、 模具的寿命也影响模具钢的消耗。4、 提高模具寿命实际上意味着和模具的失效作斗争。为了提高模具的寿命，可分析影响它的内在因素和外在因素。配合科学实验，找出失效原因，采取有效的措施解决，例如合理的设计模具；正确的选材；开发模具新的材料，改善原材料质量；采用先进的热处理工艺，提高模具热处理质量；保证加工质量，采用新的加工方法；改进加工设备，合理使用、维护模具等。在该套模具中，设计了冷却水道，它可以模具在工作时温差小，寿命相对有所提高，避免了模具因温度过高、强度太低而产生塑性变形。另外，还设计了导向装置，一对带头导柱进行模具的导向。那么，采用导向装置的模具，能保证在模具工作中模具零件相互位置的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。八、塑料的回收利用：塑料成型时所产生的边角料和使用后抛弃的废就塑料可回收利用。一般的热塑性塑料，除少量从医学上回收的废旧塑料，为遵守职业道德和对人民健康负责，必须进行燃烧处理外，绝大多数都可以回收利用，因为它们具有能够反复成型的特点。常用的一些热塑性塑料制品，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的回收料能用来生产各种薄膜、中空制品以及各种生活用品。聚氯乙烯塑料由于原料组成复杂，各种添加剂在使用过程中有不同程度的损失，因此在回收加工中，必须重新考虑各种组分的配方；而聚烯烃塑料，由于原料生产中已在树脂中加入少量抗氧剂等助剂，所以在去除一些老化发脆的废塑料后，其他的回收料在生产中 只要加入少量的着色剂后就可以直接成型加工生产各种制品。将收集的废旧塑料，在剔除各种非金属杂质、铁屑等金属杂质后，可采用目测法、燃烧鉴别法和密度测定法等加以鉴别、挑选、分类。经过分选的塑料，应采用手工或机械等方法进行清洗，洗去灰尘、泥沙、油污和涂料等。最后用清水洗净、晾（晒）干后备用。将已经分类、洗净的废旧塑料切碎，再按照配方要求，加入各种助剂，即可进行挤出造粒。经挤出造粒得到的颗粒料，可采用挤出、注射、压延、吹塑等成型方法制成各种塑料制品。生产中可采用100%的回收率粒料，也可在回收塑料中加入一定数量的新料，这要随回收料的质量、成型性能以及制品的使用要求而定。在废旧塑料的回收利用中，一般是只能把硬质制品改为软质制品；浅颜色制品改为深色制品，使用性要求高的制品改制为要求底的制品。九、塑料注射模制造的特点及趋势：（一） 型腔及型芯呈立体型面。塑件的外形和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，型腔、型芯的形状是塑件的复映，这些复杂的立体形加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，采用通用机床加工时，不仅要求工人技术等级高、 辅助工夹具、刀具多，而且加工周期长。（二） 精度要求高。型腔、型芯尺寸精度一般为IT8-IT9级，精密塑件模具的型腔、型芯尺寸精度一般为IT6-IT7级，配合部分的精度为IT7-IT8级。另外各机构的尺寸也要求非常准确，以使运动可靠。所以要求模具制造尽量采用高精度的制造手段和测量手段。（三） 表面质量要求高。型腔、型芯的表面粗糙度一般为Ra0.2-0.1m，有镜面要求的表面粗糙度为Ra0.05m以下。为达到粗糙度要求，型腔、型芯表面精加工后必须经过严格的研磨、抛光。（四） 对刀具的性能要求越来越高。由于模具材料的性能不断提高，模具加工刀具则也要相应的提高，常用一些优越性能的刀具材料和改进的刀具设计。另外，为了提高加工效率，也对刀具进行重新改进，以适应模具加工快节奏的要求。（五） 工艺流程长，制造时间紧。（六） 模具制造一般属于单件小批生产方式。十、英文资料原文及其译文： （一）英文资料 PROGRAM EXPLANATION(Refer to Figure 12-4.)N010n This is the safety block, canceling any codes that may have been left active following a previous program.N020-N030n These blocks assign the tool information and select the tool.N040n S641-Set the spindle speed to 642 RPM.n F5-Set the feedrate to 5 inches per minute.n M03-Truns the spindle on clockwise.N050n G45 H01-Call up the tool offsets in register #1.N060n X0 Y0-Position the machine to the center of the part, where the subroutine starts.N070n G81-Initiates the drilling cycle.n G99-Selects a return to rapid level.n Z-.7-Z-axis depth for drilling. Since a G81 code will not move the Z axis until after an X, Y, or X/Y move, no movement takes place along the Z axis yet .n R0-Sets the start of the buffer (Z0 with a tool offset active ) at the rapid level.n M80 Turns the coolant on.N080n P190 M98-Instruct the MCU to jump to the subroutine that starts in block 190.N090n M21 Mirror images the X axis.N100n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.N110n M22-Mirror images the Y axis.N120n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.N130n M23-Cancels the active mirror image commands.N140n M22-Mirror images the Y axis. It was necessary to cancel the mirror image in block N130 because the X axis was mirror imaged along with the Y. Once canceled ,an M22 is used to reestablish the mirror image on the Y axis.N150n P190 M98-Causes a jump to the subroutine.N160n G80-Cancels the drill cycle. n G49-Cancels the tool offset. n Z0-Retracts the spindle. n M09-Turns off the coolant. N170n X-12 Y8-Coordinates of the part position. As in other word address examples, any place that safely positions the tool out of the way can be used. It is assumed in these examples that the tool change location is at approximately Y-12, Y8 from the part X0/Y0.n M05-Turns the spindle off.N180n M30-Signals the end of the main program and resets the computer memory.N190n N190-Identifies this as block 190 of the main program.n N010-Further identifies this as block N010 of the subroutine.n X1 Y1-Absolute coordinates to move from the center of the part to hole #1.N020n G91-Selects incremental positioning.n X-.5 Y.5-Incremental coordinates to move from hole #1 to hole #2.N030n X1-Incremental coordinate to move from hole #2 to hole #3.N040n Y-1-Incremental coordinate to move from hole #3 to hole #4.N050n X-1-Incremental coordinate to move from hole #4 to hole #5.N060n G90-Selects absolute positioning.n M99-Instructs the MCU to return to the main program. PLOAR ROTATION Consider the part shown in Figure 12-5, in which four slots are to be milled. A machinist making this part on a conventional vertical milling machine would probably set up the work piece on a rotary table, rotate 45 degrees from the nominal 0-degree location, and mill the first slot. The other three slots could then be milled, moving the various axes, or the machinist could simply index the part 90 degrees from the first slot to mill the second without excess movement along the X and Y axes. The same type of machining may be accomplished on a CNC machining center or CNC mill equipped with polar rotation.A polar axis coordinate system is formed by constructing a line whose slope is not the same as either the X or Y axis. For example in Figure 12-6, a line has been constructed between the origin (point #1) and point #2 on the graph. That line is a polar axis. Notice that point #2 is located 1.0 inch from the origin as measured along the polar axis. If point #2 is specified as (1, 0) measured along the polar axis, then point #2 is called a polar coordinate. In mathematics more scientific definitions exist for a polar axis, but for the purposes of CNC programming, polar rotation can be thought of as rotating the Cartesian coordinate system.FIGURE 12-5 Part drawingWhen polar rotation is instituted in a CNC program, the MCU will triangulate the points necessary to position the tool to the desired coordinates from the program information that it is given. Polar rotation is supplied on most controllers as an optional feature. As with most options, the coding for polar rotation varies greatly from machine to machine. The examples given here can serve only to demonstrate the concept. The NC part programmer will have to consult the programming manual to program polar rotation successfully on a given machine.Despite the differences in controllers, there is certain information that every MCU needs in order to carry out a polar rotation:l The X axis coordinates of the center of rotation.l The Y axis coordinates of the center of rotation.l The index angle or the angle as measured counterclockwise from the +X axis to the start of the rotation. In the case shown in Figure 12-5, the index angle is 45 degrees. This value is the angular rotation from the X axis to slot #1.l The amount of the rotation. Following the initial rotation to the index angle, subsequent rotations may be specified as some angular value other than the index angle. The rotations will occur in a counterclockwise direction. In the case shown in Figure 12-5, this amount is 90 degrees. In other words, following the initial index of the coordinate system 45 degrees, subsequent rotations will be 90 degrees until the cancel command is given.l A code to initiate polar rotation.l A code to cancel polar rotation.FIGURE 12-6Machinist Shop LanguageThe format for instituting polar rotation in Machinist Shop Language is:V11-X-axis coordinate of the polar rotation.V12-Y-axis coordinate of the polar rotation.V13-Index angle.V15-Amount of rotation.G51-Code for instituting polar rotation. (Contains specific programming information)G52-Code for canceling the polar rotation.The program to mill the aluminum casting shown in Figure 12-5 is presented in Figure 12-7.Only the slots need be milled.FIGURE 12-7Polar rotation program for part in Figure 12-5, Machinist Shop LanguagePROGRAM EXPLANATION(Refer to Figure 12-7.)A program for this part could be written in several different ways. The example that follows is one fairly simple way to demonstrate not only the polar rotations involved but also the value of subroutine programming.EVENTS 1-5n These events assign the tool information and feed rate.EVENT 6n X0/Y0-Coordinates of the center of the slot bolt circle diameter.n R-Specifies rapid movement.n Specifies absolute positioning.EVENT 7n V11-Code for the X-axis coordinate of the center of the rotation.n O-axis coordinate for the rotation center. Had the X0/Y0 point been the lower left corner, the value 7.5 would have been entered with the V11.In this example, the center of rotation is conveniently the X0/Y0 point.EVENT 8n V12-Code for the Y-axis coordinate of the center of rotation.n O-axis center coordinate.EVENT 9n V13-Code for the index angle.n 45-Index angle in degrees. The angle is measured from the +X axis(3 oclock position),counterclockwise to the first slot.EVENT 10n V15-Code for defining subsequent rotations.n 90-All G51 commands issued after the initial one will rotate the coordinate system 90 degrees.EVENT 11n G51-Code to initiate a polar rotation. The coordinate system has now in effect rotated 45 degrees counterclockwise.EVENT 12n CALL 1-Calls up subroutine #1.The coordinates for milling the slot are contained in the subroutine. Slot #1 is milled in this event.EVENT 13n G51-Institutes the next polar rotation. The rotation will be 90 degrees, as specified in the V15 register, from the current coordinate system location.EVENT 14n CALL 1-Calls the subroutine; slot #2 is milled.EVENT 15n G51-Initiates the third polar rotation.EVENT 16n CALL 1-Calls the subroutine; slot #3 is milled.EVENT 17n G51-Initiates the fourth polar rotation.EVENT 18n CALL 1-Calls the subroutine; slot #4 is milled.EVENT 19n G52-Cancels polar rotation, returning the machine to its normal positioning.EVENT 20n TOOL0-Cancels the active tool offset.EVENT 21n Z0-Retracts the spindle.EVENT 22n X-5 Y5-Tool change location coordinates.EVENT 23n END-Signals the end of the main program, resetting the computer memory.EVENT 24n SUBR 1-Defines the beginning of subroutine #1.EVENT 25n X-.5-X coordinate to position the tool at one end of the slot.n Y 2-Y coordinate to position the tool on the slot centerline.n Z0-Rapids the tool to the buffer zone.EVENT 26n Z-.36-Z-axis coordinate to feed the tool to milling depth.n F-Specifies a feed rate move.n Specifies absolute positioning.EVENT 27n X.5-Coordinate to mill from one end of the slot to the other.EVENT 28n Z0-Z coordinate to retract the spindle to the start of the buffer zone (the tool offset is active).EVENT 29n END-Signals the end of the subroutine.Word Address FormatTo demonstrate polar rotation in word address, the same machining strategy just demonstrated in Machinist Shop Language will be used. The coding format here is designed to be generic for the purposes of instruction. Every controller uses a different coding method for polar rotations, and many controllers do not offer the capability. Polar rotation is used generally on three-axis machinery to compensate for the lack of a fourth rotary axis. The format for word address polar rotations used in this book is:G61 X.Y.A.D.L.Programming informationG60Where G61 is the code to institute polar rotation, X. is the X axis center of rotation, Y. is the Y axis center of rotation, A. is the index angle measured in degrees from the X axis, D. is the subsequent amount of rotation measured in degrees, L. is the number of rotations to be performed, and G60 is the code to cancel the rotation.PROGRAM EXPLANATION(Refer to Figure 12-8.)FIGURE 12-8Polar rotation program for part in Figure 12-5, word address formatN010-N040n These blocks assign the tool information, speed, and feed rate and turn the spindle on clockwise.N050n X0 Y0-Coordinates of the bolt circle diameter of the slots. The subroutine is designed to start from this location.N060n Z0-Rapids the spindle to the rapid level.n M08-Turns on the coolant.N070n G61-Initiates the first polar rotation. The first rotation will be to the index angle.n X0-Defines the X0 position as the X-axis center of the polar rotation.n Y0-Defines the Y0 position as the Y-axis center of the polar rotation.n A45-Defines the index angle as 45 degrees.n D90-Defines the rotations to occur after the initial rotation to the index angle as 90 degrees.n L4-Tells the MCU that four polar rotations will be performed.N080n P180 M98-Instructs the MCU to jump to subroutine. Slot #1 is milled.N090n G61-Initiates the second polar rotation.N100n P180 M98-Second jump to subroutine. Slot #2 is milled.N110n G61-Initiates the third polar rotation.N120n P180 M98-Third jump to subroutine. Slot #3 is milled.N130n G61-Initiates the fourth rotation.N140 n P180 M98-Jumps to subroutine to mill slot #4.N150n G00-Selects rapid traverse mode.n G60-Cancels the polar rotation.n G49-Cancels the tool offset.n Z0-Retracts the spindle.n M09-Turns off the coolant.N160n X-12 Y8-Coordinates of part position.n M05-Turns off the spindle.N170n M30-Signals the end of the program.N180n N180-Identifies this as main program block 180.n N010-Further identifies this as subroutine block 010.n X-.5 Y2-Polar coordinates of a slot, positioning the tool at one end.n Z0-Rapids the spindle to the rapid level.N020n G01-Selects feedrate mode.n Z-.36-Z-axis milling depth.N030n X.5-Polar coordinate to feed the tool from one end of the slot to the other.N040n G00-Selects rapid traverse mode.n Z0-Retracts spindle to rapid level (tool offset is active).N050n M99-Return to main program command.HELICAL INTERPOLATIONHelical interpolation is another useful feature of CNC machinery. Helical interpolation allows circular interpolation to take place in two axes (usually X and Y),while subsequently feeding linearly with the third (usually Z).This makes possible the milling of helical pockets and threads.Figure 12-9 shows a part on which a 1.000-20 thread is to be machined. An oddly shaped part like this can be cut on a CNC machine as easily as setting it up on a face plate on a lathe or a four-jaw chuck .In the case of a production run, machining this part on the mill eliminates the need for extra fixturing. It can be threaded in the same setup used to mill it to shape. The programs presented here will assume that the part has been cast separately, however, leaving only the thread to be milled. The thread will be cut by circular interpolation with the X and Y axes, while feeding with the Z axis.FIGURE 12-9 Part drawingA special type of milling cutter, called a thread hob, will be used to mill the thread. The hob will be sent to a start position, fed into the workpiece, then helically interpolated for three turns. The cutter will then be withdrawn from the part. With each turn the hob makes around the part, the Z axis will advance downward an amount equal to the lead of the thread.The lead of the thread can be determined by the formula: L=PIWhere L is the lead of the thread, P is the pitch of the thread, and I is the number of leads on the thread. The pitch of a thread is 1 divided by N, where N is the number of threads per inch. For a 20 thread, the pitch is 1 divided by 20 or .050 inch. The lead for a single lead 20 thread is .050 times 1, or .050.This means that the thread will advance .050 inch in one revolution. Note that the value of the lead and the pitch on a single lead thread are identical; however, t he lead and pitch are not the same thing.A 60-degree thread milling cutter is used to mill the thread on the part in Figure 12-9.Set up as shown in Figure 12-10.Figure 12-10Machinist Shop LanguageThe format for helical interpolation in Machinist Shop Language is:ARC/DIRECTION-Clockwise or counterclockwise.X.Y.-Centerpoint of the arc.V42-Number of 360-degree arcs to be cut (if less than 1,0 is entered).X.Y.Z.-Endpoint of the helix given in all three axes.ARC-Code to initiate the arcs.For the thread to be milled into this part, the coding for the helical interpolation is:ARC/CWX0/Y0V42 2X.9694ARCThe program to mill the thread is given in Figure 12-11.FIGURE 12-11Helical interpolation program for the thread in Figure 12-9, Machinist Shop LanguagePROGRAM EXPLANATION(Refer to Figure 12-11.)This program mills the thread in one pass using two turns of the cutter.To determine the coordinates for the thread depths, subtract the thread depth from half the major diameter of the thread. Thread depths can be found in a machinistshandbook. In this case, the depth of the thread is .03066.The final depth of .9694 is arrived at by subtracting the thread depth of .03066 from the radius of the thread (half the major diameter), which is .500.This leaves .4694 from the center of the arc to the root of the thread. Since the cutter is 1.000 inch in diameter, a radius of .500 must be added to .4694 to arrive at the proper cutter coordinate of .9694.The number of turns of the thread is set to 20 using the V42 code.EVENTS 1-5n Assign the tool offset values and feedrate.EVENT 6n X1.6 Y0 Z0 RA-Position the cutter near the part.EVENT 7n Z-.818 RA=Positions the Z axis to the proper starting position.EVENT 8n X.9694 FA-Feeds the cutter into the workpiece to the thread minor diameter.EVENT 9n ARC/CW-Tells the MCU that a clockwise arc is to be cut.EVENT 10n V42-V code signaling the number of arcs to be cut.n 3-The number arcs.EVENT 11n X0 Y0-Arc centerpoint coordinates.EVENT 12n X.9694 Y0 Z.968-Endpoint coordinates of the arc.EVENT 13n ARC-Initiates helical interpolation.EVENT 14n X1.6 FA-Withdraws the cutter from the part at feedrate.EVENT 15n TOOL 0-Cancels the tool offset.EVENT 16n Z0-Retracts the Z axis.EVENT 17n X-2 Y2 RA-Rapids to the tool change position.EVENT 18n END-Signals end of program.Word Address FormatNot every CNC machine has helical interpolation. It is usually an optional feature, purchased at additional cost. Helical interpolation in word address can be accomplished in any one of three plane combinations(X/Y,Z/X, or Y/Z).To select the planes, the following G codes are used:G17-X/Y plane.G18-X/Z plane.G19-Y/Z plane.The format for helical interpolation in word address is as follows:l For the X/Y plane-G17 G02/G03 X.Y.I.J.Z.F.l For the X/Z plane-G18 G02/G03 X.Y.I.K.Z.F.l For the Y/Z plane-G19 G02/G03 X.Y.J.K.Z.F.Where:G17,G18,and G19 select the plane,G02 and G03 select the direction of helical interpolation(G02 clockwise,G03 counterclockwise), X, Y, and Z are the arc endpoint coordinates, I, J, and K are the arc centerpoint coordiates, F sets the Z-axis feedrate.To mill the part in Figure 12-9, the word address program in Figure 12-12 can be used. This program is identical in operation to the Machinist Shop Language example.PROGRAM EXPLANATION(Refer to Figure 12-12.)FIGURE 12-12Helical interpolation program for the thread in Figure 12-9,word address formatN010-N040n These blocks assign the tool offset and set spindle speed.N050n G00 X1.6 Y0-Position the cutter to the start position.N060n Z-.818-P.sition Z to the starting depth.N070n G01 X.9694 F7.00-Feeds the cutter into the workpiece to the minor diameter of the thread at a feedrate of 7 inches per minute.N080n G17-Selects the XY plane for interpolation.n G02-Selects clockwise interpolation.n X.9694 Y0 Z-.8680-The endpoint coordinates of the first arc.n I0 J0-The centerpoint coordinates of the arc.N090n G02-Selects clockwise interpolation.n X.9694 Y0 Z-.9180-The endpoint coordinates of the second arc.n I0 J0-The centerpoint coordinates of the arc.N100n G02-Selects clockwise interpolation.n X.9694 Y0 Z-.9680-The endpoint coordinates of the third arc.n I0 J0-The centerpoint coordinates of the arc.N110n G01 X1.6-Withdraws the cutter from the part at feedrate.N120n G00 G49 Z0-Cancels the tool offset, retracting the Z axis at rapid.n M09-Turns off the coolant.N130n X-12 Y8-Rapids to tool change position.n M05-Turns off the spindle.N140n M30-Signals end of program.SUMMARYThe important concepts presented in this chapter are:l Mirror imaging means changing the sign (+or-)of an axis movement.l Mirror imaging is used in a program to save repetitive programming when the direction of movement is the only difference between part features.l Mirror imaging is normally used in conjunction with subroutines or do loops.l Polar rotation is an indexing of the NC machines Cartesian coordinate system to some angle other than its normal state.l Polar rotation may be used to perform operations that otherwise would require the use of a rotary axis or lengthy coordinate calculations.l Polar rotations may be used in conjunction with do loops or subroutines.l Helical interpolation is circular interpolation with two axes while simultaneously feeding at a linear rate with the third. The result of this type of operation is a helix.l Care must be taken in calculating the number of turns and the lead of a helix, be it a thread or other type of part.l Helical interpolation may be used inside of or in conjunction with do loops and subroutines.REVIEW QUESTIONS1. What is mirror imaging? Why is it used?2. When would mirror imaging be used in a program?3. Write a program to mill the slots and drill the holes in the part shown in Figure 12-13: a. In Machinist Shop Language. b. In word address.4. What does polar rotation do?5. What types of equipment can polar rotations substitute for?6. Can polar rotations be used with subroutines and do loops?7. What type of information must be given in the program for the MCU to perform polar rotation?8. Write a program to mill the slots in the part shown in Figure 12-14:a. In Machinist Shop Language.b. In word address.9. What is helical interpolation?10. When would helical interpolation be useful in a program?FIGURE 12-13Part drawing for review question #3FIGURE 12-14 Part drawing for review question #8（二）译文程序解释（关于图12-4）N010n 这是安全区段, 取消可能被留下的在以前的程序之后的任何活跃的代码。N020-N030n 这些区块分配刀具信息并选择工具。N040n S641- 将主轴加速到642 r/m 。n F5- 设定进给速度为一分钟5英寸。n M03- 顺时针旋转主轴。N050G45 H01-调用在1号注册表上的刀具偏移量。N060n X0 Y0- 把机器定位到子程序开始时的零件中心处。N070n G81-开始循环钻孔。n G99-选择一个反馈到高速级。n Z-.7-钻孔的Z轴深度。由于一个G81代码在X，Y或X/Y之后才能移动Z 轴，因此没有运动仍然沿着Z轴发生。n R0-在高速级设定缓冲器(Z0用一个工具偏移量起作用)的启动。n M80打开冷却器。N080n P190 M98-命令MCU 跳到在190区段中开始的子程序。N090n M21 X轴镜像。N100n P190 M98-跳到子程序。N110n M22- Y轴镜像。N120n P190 M98-跳到子程序。N130n M23-取消正在作用的镜像命令。N140n M22- Y轴镜像。在N130区段取消镜像是必要的，因为X轴和Y轴一起镜像。一旦取消，M22 用来重建Y轴镜像。N150n P190 M98-跳到子程序。N160n G80-取消钻孔循环。 n G49-取消刀具偏移量。 n Z0-缩回主轴。 n M09-关掉冷却器。 N170n X-12 Y8-零件位置坐标。因为在其它的信号位置例子中，可以使用任何远离刀具位置的地方。在这些例子中，假定刀具的变化位置从零件的X0/Y0在大约Y-12,Y8处。n M05-关闭主轴。N180n M30-发出主程序结束信号并且复位计算机记忆。N190n N190-把这部分确定为主程序的190区段。n N010-把它更进一步确定为子程序的N010区段。n X1 Y1-从零件的中心处移动绝对坐标来钻1号孔。N020n G91-选择逐渐增长的定位方式。n X-.5 Y.5-逐渐从1号孔移动坐标到2号孔。N030n X1-逐渐从2号孔移动坐标到3号孔。N040n Y-1-逐渐从3号孔移动坐标到4号孔。N050n X-1-逐渐从4号孔移动坐标到5号孔。N060n G90-选择绝对定位方式。n M99-调用MCU指令返回到主程序。极轴的旋转对于图12-5所示的零件，其中四个槽是磨出来的。 在一台传统的立式磨床上做这部分的一个机械师有可能在一个旋转的桌子上安装工件，从名义上的0-度位置旋转45度，并磨第一个槽。然后移动不同的轴来磨其它三个槽，或者机械师简单地将零件从第一个槽移动90度，以便沿X轴和Y轴而没有重复运动简单地磨第二个槽。相同的类型的机器可能在装备有极轴旋转的一台CNC加工中心或者CNC数控机床上被完成。一个极轴坐标系统被建造，其斜坡不与X或者Y轴一样的一条线形成。例如在图12-6中，在图上形成了一条从起点(点1)到第二个点之间的线，这条线是极轴。注意点2位于沿极轴从起点1.0英寸处。如果点2被指定作为(1，0)沿着极轴测量的，那么点2被叫做极坐标。在数学中，存在着更多的较科学的关于极坐标的定义，但是出于CNC编程的目的，极轴旋转能被认为是旋转笛卡儿坐标系统。当在一个CNC程序中建立极轴旋转时，MCU将从给出的程序信息中使必要的点成三角形来将刀具定位成想要的坐标。在大多数控制器上作为一个可选的特性提供了极轴旋转。由于有最多的可选项，极轴旋转代码也根据机器不同而不同。在这里给出的例子仅仅能表达概念。NC零件程序员不得不在一台特定的机器上手动编写程序来成功地完成极轴旋转。尽管控制器不同，为了实现极轴旋转所有的MCU需要确定的信息：l 旋转中心的X轴坐标。l 旋转中心的Y轴坐标。l 索引角或者角度从+X轴到旋转开始逆时针方向测量。 在图12-5情况下，索引角是45度。这个值是从X轴到1号槽的旋转角度。l 旋转的量。 在初始旋转到索引角之后，后来的旋转可能被指定作为某种除索引角之外的角度值。旋转将以逆时针方向发生。在图12-5所示情况下，这个量是90度。换句话说，在初始的指针坐标系统45度之后，后来的旋转为90度直到给出取消命令。l 开始极轴旋转的代码。l 取消极轴旋转的代码。图 12-5零件图图 12-6机械师工厂语言在机械师工厂语言中机构极轴旋转的形式是：V11-极轴旋转的X轴坐标V12-极轴旋转的Y轴坐标V13-索引角V15-旋转的量G51-开始极轴旋转的代码（包括专用的程序信息）G52-取消极轴旋转的代码图12-7中提出了图12-5所示的研磨铝铸铁的程序。只有槽需要被磨出。图12-7 图12-5中零件的极轴旋转程序，机械师工厂语言。 程序解释 （关于图12-7）可以按照若干种不同的方法来编写这个零件的程序。 接下来的例子是一种相当简单的方法显示了涉及到的极轴旋转和子程序的意义。事件1-5n 这些事件分配刀具信息和进给量。事件6n X0/Y0-槽螺栓圆直径的中心坐标。n R-确定快速运动。n A-确定绝对位置。事件7n V11- 旋转中心X轴坐标的代码。n O-旋转中心X轴坐标。如果X0/Y0点在左下角，值7.5将与V11一起写入。在本例中，旋转中心方便地取X0/Y0点。事件8n V12-旋转中心Y轴坐标的代码。n O-Y轴坐标中心。事件9n V13-索引角代码。n 45-以度为单位的索引角。角度从+X轴（3方向位置）被测量，逆时针方向到第一个槽。事件10n V15-解释后面旋转的代码。n 90-所有发出的G51命令在初始旋转之后将坐标系统旋转90度。事件11n G51-开始极轴旋转的代码。现在坐标系统实际上是逆时针旋转45度。事件12n CALL 1-调用子程序1。子程序包括磨槽的坐标。槽1在这个事件中磨出来。事件13n G51-开始下一次极轴旋转。 像V15注册表中指定的那样，从当前坐标系统位置开始旋转将是90度。事件14n CALL 1-调用子程序；磨2号槽。事件15n G51-开始第三次极轴旋转。事件16n CALL 1-调用子程序；磨3号槽。事件17n G51-开始第四次极轴旋转。事件18n CALL 1-调用子程序；磨4号槽。事件19n G52-取消极轴旋转，将机器返回到正常位置。事件20n TOOL0-取消活动的刀具补偿。事件21n Z0-缩回主轴。事件22n X-5 Y5-刀具改变位置坐标。事件23n END-发出主程序结束信号，恢复计算机记忆。事件24n SUBR 1-规定1号子程序的开始。事件25n X-.5-在槽的一端确定刀具的X坐标。n Y 2-在槽的中心线处确定刀具的Y坐标。n Z0-加速刀具的缓冲区域。事件26n Z-.36-Z轴坐标进给刀具到研磨深度。n F-确定一个进给速度移动。n A-确定绝对位置。事件27n X.5-确定从槽一端到另一端的研磨坐标。事件28n Z0-确定Z坐标来缩回主轴到缓冲区的开始处（刀具补偿是活动的）。事件29n END-发出子程序结束信号。字地址形式为了在字码地址中显示极轴旋转，将使用刚刚在机械师工厂语言中论证的同样的加工策略。出于教学的目的，这里的编码形式被设计成是通用的。所有的控制器对于极轴旋转使用一种不同的编码方法，而许多控制器不具有这种能力。极轴旋转一般被用在三轴机器上以便弥补第四个旋转轴的缺乏。本书中用到的极轴字地址形式是：G61 X.Y.A.D.L.程序信息G60在这里G61是开始极轴旋转的代码，X.是旋转中心的X轴，Y .是旋转中心的Y轴，A .是从X轴以度为单位的索引角，D .是以度为单位的后面的旋转量，L .是完成的旋转的次数，而G60是取消旋转的代码。程序解释（关于图12-8）N010- N040n 这些区块分配刀具信息、速度、和进给速度并且顺时针打开主轴。N050n X0 Y0-槽的螺栓圆直径的坐标。设计的子程序从这个位置开始。N060n Z0-将主轴加速到高速。n M08-打开冷却剂。N070n G61-开始第一次极轴旋转。第一次旋转将达到索引角。n X0-将X0确定为极轴旋转的X轴中心。n Y0-将Y0确定为极轴旋转的Y轴中心。n A45-定义指针坐标为45度。n D90-在初始旋转之后将旋转到索引角定义为90度。n L4-告诉MCU将完成四个极轴旋转。N080n P180 M98-命令MCU跳过子程序。磨1号槽。N090n G61-开始第二次极轴旋转。N100n P180 M98-子程序的第二次转移。磨2号槽。N110n G61-开始第三次极轴旋转。N120n P180 M98-子程序的第三次转移。磨3号槽。N130n G61-开始第四次极轴旋转。N140 n P180 M98-子程序的第四次转移。磨4号槽。N150n G00-选择高速切割模块。n G60-取消极轴旋转。n G49-取消刀具补偿。n Z0-缩回主轴。n M09-关闭冷却液。N160n X-12 Y8-零件位置坐标。n M05-关闭主轴。N170n M30-发出程序结束信号。N180n N180-将这部分确定为主程序的180区块。n N010-进一步将这部分确定为子程序的010区块。n X-.5 Y2-槽的极坐标，再一端定位刀具。n Z0-将主轴加速到高速级。N020n G01-选择进给速度模块。n Z-.36-Z轴磨削深度。N030n X.5-从槽的一端到另一端进行刀具极坐标补偿。N040n G00-选择高速切割模块。n Z0-缩回主轴到快速级（刀具补偿是活动的）。N050n M99-返回到主程序命令。图12-8图12-5中的零件极轴旋转程序，字地址形式螺旋插值螺旋插值是CNC机床另一个有用的特性。螺旋插值允许在两轴中发生圆形插补 (通常是X轴和Y轴 )，同时随后线性补偿第三个轴(通常是Z轴)。这使磨螺旋状的容器和螺旋线成为可能。图 12-9 零件图图12-9显示了一个加工了一个1.000-20螺旋线的零件。像这样的一个奇形怪状的零件能在一台CNC机床上加工出来，就像把它固定在一个车床的一个平台上或一个四角卡盘上一样容易。在加工正在进行的情况下，在磨床上加工这个零件可以消除对额外固定装置的需要。可以在把它磨成型的同样的装置上加工螺纹。这里给出的程序将假定零件已经被分别地铸造出来，仅仅剩下磨螺纹。螺纹线将利用X轴和Y轴圆形插补切割出来，同时进行Z轴补偿。一种特殊的类型的铣刀，称为螺纹滚铣刀，将被用来磨螺纹。滚铣刀将被发送到起始位置，进给到工件中，然后进行三次螺旋插补。接着刀具将从零件处被撤退。滚铣刀围绕零件的每旋转一次，Z轴将向下前进一个螺距。螺距可以按下式计算出： L=PI式中，L是螺距，P是螺纹节距，而I是螺纹上的螺距数目。 螺纹节距等于1/N，其中N是每英寸螺纹的数目。对于20个螺纹，螺纹节距等于1/20或者.050英寸。20个单螺距螺纹的螺距等于1.050英寸或 .050。这意味着螺纹将在一次旋转中增加.050英寸。注意到，在一个单螺距的螺纹上螺距值和螺纹节距值是相同的；然而，螺距和螺纹节距并不是相同的事情。一个60度的螺纹铣刀被用来铣图12-9中的零件。装置如图12-10所示。图12-10机械师工厂语言在机械师工厂语言中螺纹插补的格式如下：ARC/DIRECTION-顺时针或逆时针。X.Y.-圆弧中心点。V42-加工360度圆弧的个数（如果少于1，就认为是0）。X.Y.Z.-在三个轴上给出的螺旋线终点。ARC-加工圆弧的代码。对于螺纹铣成这种零件，螺纹插补的代码如下：ARC/CWX0/Y0V42 2X.9694ARC铣螺纹的程序在图12-11中给出。图 12-11对于图12-9中螺纹的螺旋插补程序，机械师工厂语言程序解释(关于图 12-11.)铣螺纹的这个程序在一次完整地机械操作中使用了两次刀具旋转。为了确定螺纹深度的坐标，从螺纹主要直径的一半减去螺纹线深度。螺纹深度可以在机械师手册中查到。在这种情况下，螺纹深度是.03066。最后的深度.9694是靠从螺纹半径(主要直径的一半)减去螺纹深度.03066获得的，螺纹半径是.500。从圆弧的中心到螺纹的末端剩下.4694。由于刀具直径是1.000英寸，半径.500必须加上.4694以达到合适的刀具坐标.9694。用代码V42将螺线旋转的次数设置为20。事件 1-5n 设置刀具补偿值和进给速度。事件 6n X1.6 Y0 Z0 RA在零件的附近定位刀具。事件 7n Z-.818 RA将Z轴定位到合适的位置。事件 8n X.9694 FA工件刀具进给到螺线的小直径。事件 9n ARC/CW调用MCU加工一个顺时针的圆弧。事件 10n V42V代码发出加工圆弧数目的信号。n 3圆弧数目。事件 11n X0 Y0圆弧中心坐标。事件 12n X.9694 Y0 Z.968圆弧末端坐标。事件 13n ARC开始圆弧插补。事件 14n X1.6 FA从零件处以进给速度撤回刀具。事件 15n TOOL 0取消刀具补偿。事件 16n Z0缩回Z轴。事件 17n X-2 Y2 RA迅速到达刀具转换位置。事件 18n END发出程序结束信号。字地址形式不是每一台CNC机床都有螺旋插补。它通常是一个可选特性，需要额外的成本。在字地址中，螺旋插补可以在任何三个平面中的一个的组合（X/Y，Z/X，或Y/Z）来完成。选择平面可以使用下面的G代码。G17-X/Y平面。G18-X/Z平面。G19-Y/Z平面。在字地址中，螺旋插补的格式如下：对于X/Y平面-G17 G02/G03 X.Y.I.J.Z.F.对于X/Z平面-G18 G02/G03 X.Y.I.K.Z.F.对于Y/Z平面-G19 G02/G03 X.Y.J.K.Z.F.这里：G17，G18，和G19选择平面，G02和G03选择螺旋插补的方向（G02是顺时针，G03是逆时针），X，Y和Z是圆弧终点坐标，I，J和K圆弧坐标中心。F设置Z轴进给速度。为了铣图12-9中的零件，可以使用图12-12中的字地址程序。这个程序和机械师工厂语言中的在操作方面是一样的。程序解释(关于图12-12.)N010-N040n 这些区块分配刀具补偿和设置主轴速度。N050n G00 X1.6 Y0将刀具定位到开始位置。N060n Z-.818-将Z轴定位到起始深度。N070n G01 X.9694 F7.00以每分钟7英寸的进给速度将刀具进给到工件的最小直径处。N080n G17选择XY平面做插补。n G02选择顺时针方向做插补。n X.9694 Y0 Z-.8680第一个圆弧的终点坐标。n I0 J0圆弧的中心坐标。N090n G02选择顺时针方向做插补。n X.9694 Y0 Z-.9180第二个圆弧的终点坐标。n I0 J0圆弧的中心坐标。N100n G02选择顺时针方向做插补。n X.9694 Y0 Z-.9680第三个圆弧的终点坐标。n I0 J0圆弧的中心坐标。N110n G01 X1.6从零件处以进给速度撤回刀具。N120n G00 G49 Z0取消刀具补偿，快速缩回Z轴。n M09关闭冷却液。N130n X-12 Y8加速到刀具转换位置。n M05关闭主轴。N140n M30发出程序结束信号。图 12-12 图12-9中螺旋线的螺旋插补程序结论l 本章中提出的主要的概念有：l 镜像方法改变轴运动的轨迹。l 当运动的方向只在零件的特性之间不同时，程序中运用镜像来节省重复运动。l 镜像通常被用于和子程序的连接或做循环。l 极轴旋转是NC机床的笛卡儿坐标系统一些除其常态之外角度的一个转换角度。极轴旋转可能被用来执行在其它方面需要使用旋转轴或者冗长的坐标计算的操作。l 极轴旋转可能被用于和子程序的连接或做循环。l 螺旋插补是有两个轴的圆弧插补同时以一种线速度进给第三个。这种类型操作的结果是一个螺旋线。l 在计算旋转次数和螺距时应该仔细，它是一个螺丝或者其它类型的零件。l 螺旋插补可以被用于循环和子程序的内部或它们之间的连接。复习习题 1什么是镜像？为什么使用镜像？ 2在程序中什么时候将使用镜像？ 3编写一个图12-13中零件的磨槽和钻孔的程序。 a. 以机械师工厂语言的方式 b. 以字地址方式图 12-13复习问题3中的零件图 4极轴旋转是干什么的？ 5极轴旋转可以代替哪种类型的装置？ 6极轴旋转可以和子程序和选换一起使用吗？ 7对于MCU完成极轴旋转，程序中需要给出什么类型的信息？ 8编写一个图12-14中零件的磨槽的程序。 a. 以机械师工厂语言的方式 b. 以字地址方式 9什么是螺旋插补？ 10在程序中什么时候将使用螺旋插补？图12-14复习问题8中的零件图塑料模具零件的材料选用及热处理方法和硬度零件名称材料牌号热处理方法硬度导柱20#淬火HRC5055导套20#淬火HRC5055复位杆T10A淬火HRC5458斜导柱20#淬火HRC4348顶杆T8A调质HRC5458顶杆板45#调质HRC4348推板45#调质HRC4348动模固定板Q235A调质HB23070定模固定板45#调质HB23070动模板45#调质HB23070定模板45#调质HB23070垫板45#淬火HRC4348型芯40Cr淬火HRC5458内六角圆柱螺钉45#淬火HRC5458浇口套Q235A淬火HRC5055模腿Q235A淬火HRC4348锁紧楔45#淬火HRC4348垫钉T8A备料清单序号名称规格数量1定模固定板172*152*1212定模板172*152*3213动模板172*152*3214垫板172*152*1715模腿152*42*34、152*25*3426顶杆板152*105*1017推板152*105*1018动模固定板172*152*1619螺钉M3 L=19210螺钉M3 L=14411螺钉M4 L=2.5212螺钉M5 L=13413浇口套36*20114锁紧楔22*21*17115型芯131x30x42116型芯48x23x27117顶杆8*47318复位杆10*66419垫钉10*12420导柱17*71221导套17*314装配要点1 装配前各个零件均需擦示干净。2 垫钉和动模固定板装配后，同时修整四个垫钉表面，保证其在同一平面内。3 模腿与动模固定板用四个导柱定位，定为精度稍差，与型腔无关。4 用导柱连接模腿与动模固定板时应注意导柱不露出动模固定板表面即可，这样即不影响动模固定板固定时的安装，又不致因销钉过深影响动模板、垫板和模腿的定位连接。5 模板上安装导柱时边装配边控制与动模板的垂直度。6 动模板和垫板，模腿和动模固定板装配前应注意把固定好顶杆与复位杆的杆板和推板放在两模腿之间。7 动模板和垫板，与模腿和动模固定板用螺钉连接的同时，先将顶杆和复位杆分别插入垫板和动模板的顶杆孔与复位杆孔中，否则会因为顶杆和复位杆过长不能安装。8 装动模板，将动模板、垫板模腿、动模固定板装配连接。9 型腔的外形尺寸是根据PC材料的收缩量5/1000和拔模斜度加30计算后的大端尺寸。型腔装配好以后，钳工进行锉削，修整出拔模斜度，以便于脱模。10复位杆与动模板装配时，修整顶杆与复位杆的端面，使其与动模板在同一平面，偏差允许在上、下偏差0.02以内。11导柱与导套为小间隙配合与动模板小过盈配合。12定模板和定模固定板联接以后，再安装浇口套，以利于保证凹模的平面度。浇口套与定模固定板是小间隙配合。13把动模板和定模板放在一起钻导柱导套孔作为工艺孔，并以此为基准制作工件。14动模板、动模板按组安装以后，修整型腔。15修整型芯，保证尺寸精度。16为了美观，装配完成后，如外形错位较大，修整外形。17整体检查装配结果。动模固定板动模固定板的加工工艺路线：毛坯（板料）铣削加工平面磨削加工钳工动模固定板加工的工序安排序号工序名称工序内容工 时设备1毛坯172*152*16mm板料2铣削各个表面，保证四个侧面尺寸精度IT10级，要求上下表面留有0.50.6mm的磨削加工余量3小时铣床XA50323平面磨削上下表面保证尺寸精度IT10级，表面粗糙度Ra0.82小时平面磨床M7130T4钳工钻孔F40、4-F3.8、4-9.8钻床Z512B铰孔4-F4H7、4-F10H7钻床Z5125A锪孔4-F12.2深5钻床Z5125A锁紧楔锁紧楔的加工工艺路线：毛坯铣削加工磨削加工钳工锁紧楔加工的工序安排序号工序名称工序内容工 时设备1毛坯22*21*172铣削铣削各个加工表面，15表面要留有0.20.3mm的磨削加工余量,保证其余尺寸的尺寸精度IT10级、表面粗糙度Ra3.21小时铣床XA50323平面磨削保证15尺寸精度IT10，表面粗糙度Ra1.61小时平面磨床M7130T5钳工钻孔保证中心距10尺寸精度，表面粗糙度Ra3.2。1小时