饮料瓶模具设计及数控加工同济大学机械工程学院 郝一舒 副教授1 产品三维实体造型试验产品以WATERSON饮料瓶为例。WATERSON塑料瓶与普通的矿泉水瓶有所不同的是，构成整个瓶体的回转线不是直线，而是曲线，且在瓶体下部有4个类似于小叶片的凹曲面，迎合人体手指的设计，便于手握瓶体，造型美观，具有良好的人性化。瓶体造型主要步骤如下：(1) 饮料瓶实体的生成(2) 瓶体叶片曲面的造型(3) 实际瓶体的最终生成 图1 饮料瓶实体的生成 图2 叶片曲面的造型图3 WATERSON瓶体的造型图2 产品模具设计及其材料选择在模具设计中，先设计出实心瓶体，再在此基础上设计出型腔模具。在尺寸为120mm80mm201mm3的长方体上形成模具体。根据加工需求，在毛坯模型上添加退刀槽和固合模孔，在模具底部设计两定位孔。至此完成了WATERSON瓶体模具三维造型。模具材料为塑料模具钢3Cr2NiMnMo，其硬度为35HRC，表面质量要求Ra=0.4m。图4 WATERSON瓶体模具图3 工艺路线制定(1) 清理毛坯 (2) 铣定位面、顶平面 (3) 钻定位销孔、固合模孔(4) 铣顶端凸台(5) 粗铣型腔(6) 半精铣型腔(7) 铣槽(8) 精铣型腔、小叶片4 夹具设计图5 机床夹具图5 选择刀具，确定切削用量和刀轨路径表1 WATERSON瓶体模具的切削用量工序粗加工半精加工精加工刀具圆角立铣刀球面立铣刀球面立铣刀直径(mm)1286切削速度Vc (m/min)210170120转速N (r/min)100001500020000每齿进给量fz (mm)0.250.150.1切削宽度ae (mm)0.60.20.1切削深度ap (mm)10.40.15 图6 螺旋线进刀轨迹 图7 圆弧进刀轨迹6 数控编程（略）7 加工仿真 图8 粗加工仿真 图9 半精加工仿真