基于NX和Master CAM的LCD盒注塑模具设计与数控加工

　　塑料工业是当今世界发展最快的工业门类之一，模具CAD/CAM技术的发展对塑料工业有着重要的意义。NX和Master CAM是模具设计与加工中广泛应用的CAD/CAM软件，其中，NX软件主要用于产品设计、工程分析、绘制工程图和模具设计等，其内置的Mold wizard模块可根据产品的3D模型，进行模具结构设计，大大提高了设计效率。设计完成后可以运用Master CAM软件编制刀具路径，最后通过后置处理转换成NC程序，再传送到至数控机床进行加工。将两种软件各自的功能特点配合使用，可以有效提高注塑模设计及数控加工的质量和效率。

1 基于NX/Mold wizard的注塑模具设计

　　1.1 塑件工艺性分析

　　塑件为某液晶显示(LCD)产品外盒，三维结构如图1所示，材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，厚度2mm，大批量生产，要求造型美观，同时能保护内部电器系统免受破坏，质量轻，力学性能良好，耐冲击，耐磨损。根据塑件的结构工艺性、模具结构、注射工艺条件及塑料性能等因素，采用侧浇口的浇注系统，以方便塑件的后续处理。为了满足批量生产以及生产工艺等要求，模具采用一模两腔的型腔布局。考虑到塑件内壁侧槽的成型，决定采用三板式内侧向分型抽芯机构。塑件的内表面结构较复杂且横截面较大，因此，采用多顶杆顶出机构一次顶出。

图1 LCD盒的三维图

　　1.2 模具设计准备过程

　　在NX的注塑模向导模块下，利用“项目初始化”命令将LCD盒的三维模型加载到NX工作环境中，初选材料为“NULL”，收缩率为1.000，系统经过自动计算并调入模型。然后设置模具坐标系，用于塑件的重新定位，以便将其放置在模具装配的正确位置上。移动及旋转塑件坐标系，使之调整到与模具坐标系相同的位置，开模方向为z轴的正方向，同时也是顶出方向，锁定模具坐标系，完成模具坐标系的设置。设置工件（型芯和型腔的镶块体），根据塑件外形最大尺寸(X=85，Y=144，Z_down=-5.4，Z_up=10.6)和模具壁厚来完成工件设置，工件的“X向长度”设置为“135”，“Y向长度”设置为“195”，“Z向上移”设置为“30”，“Z向下移”设置为“35”，完成工件设置。

　　1.3 分型设计

　　分型设计包括分型线设计，分型面设计、创建模具的型芯和型腔等步骤。其中，分型面设计的优劣直接影响模具结构、模具寿命、操作的可靠性等，是模具设计中重要的一步。

　　1.3.1 修补创建分型线

　　对LCD盒的通孔进行修补，并进行修剪，合并到LCD盒中。分型线可采用自动或手动两种方式完成。使用“分型线管理器”，自动完成分型线的搜索，创建分型线。

　　1.3.2 创建分型面

　　Mold wizard提供的创建分型面的方式有拉伸、扫描、有界曲面等．根据工件的特征选择有界曲面，所创建的分型面如图2所示。

图2 分型面

　　1.3.3 创建型芯与型腔

　　分型面创建完后，采用自动修补功能，完成修补的补片面，再采用“抽取区域”功能，必须保证提取面的总数等于型腔面和型芯面的个数总和。利用创建型腔和型芯功能来完成型芯和型腔结构设计，其结构如图3、图4所示。

图3 型芯

图4 型腔

　　1.4 后续处理工作

　　型芯和型腔是模具的成型零件，一套完整的注塑模具还需要模架做支撑，需要浇注系统将塑料熔体注射到模具型腔，顶出机构将塑件顶出模具型腔，冷却系统实现塑件的快速凝固成型，其所有零件可以通过调用模架和标准件来实现。本模具设计包括添加模架、标准件、浇注系统、冷却系统设计、侧向分型抽芯机构、顶出机构设计等，其中内侧向分型抽芯机构是本模具设计的难点。所设计的LCD盒三维模具结构如图5所示。

图5 模具三维装配图