手機(jī)外殼模具型芯的數(shù)控加工

1、手機(jī)外殼模具型芯的數(shù)控加工作者：東莞理工學(xué)校吳光明在現(xiàn)代化的 模具生產(chǎn)中，隨著對(duì) 塑料件功能要求的提高，塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得越來(lái)越復(fù)雜， 相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也要隨之復(fù)雜化。本文闡述了在塑料模具制造中所采用的新的設(shè)計(jì)制造工藝 方法路線：首先利用 Pro/ENGINEER 或Master CAM_等先進(jìn)的CAD/CAM軟件進(jìn)行產(chǎn)品的 3D圖形設(shè)計(jì)；然后根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，生成模具型腔實(shí)體圖和工程圖；再在 MasterCAM 中根據(jù)模具型腔的特點(diǎn)繪制 CNC數(shù)控加工工藝圖，擬定數(shù)控加工工藝路線， 輸入加工參數(shù)，生成刀具路徑；最后進(jìn)行三維加工動(dòng)態(tài)仿真，生成加工程序，并輸送到 數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。以

2、下就以一個(gè)手機(jī)前殼的模具為例，重點(diǎn)體說(shuō)明這一加工流程。為減少篇幅，本文假定從生成三維加工工藝模型后開始，只涉及加工部分。一、前模的數(shù)控加工根據(jù)手機(jī)前殼的3D圖形進(jìn)行模具設(shè)計(jì)后，將模具型芯的3D實(shí)體圖轉(zhuǎn)換成IGS圖形格式,輸入到MasterCAM 中。前模加工工藝 3D圖，如圖1所示。圖1前模加工工藝3D圖其數(shù)控加工工藝如下：(1) 曲面挖槽粗加工，采用0 16的平底鑲合金刀；(2) 曲面等高外形半精加工，采用$6的平底刀；曲面的外形粗加工前模的電池插口枕位，采用$6的平底刀;直紋曲面粗加工枕位的平面部分，采用$6的平底刀；(5)直紋曲面粗加工枕位的圓弧面部分，采用$6的平底刀；曲面平行精加工，

3、采用010的球頭刀；(7) 等高外形精加工下部的清角部分，采用$3勺平底刀；(8) 等高外形精加工上部的清角部分，采用03的平底刀；(9) 曲面等高外形精加工型腔，采用03的平底刀；(10) 直紋曲面加工型腔的分型面，采用0 16的球頭刀；(11) 直紋曲面精加工枕位的平面部分，采用03的平底刀；(12) 直紋曲面精加工枕位的圓弧面部分，采用 03的平底刀。下面分別予以介紹。1. 曲面挖槽粗加工采用雙刃 0 16的平底鑲合金刀， 預(yù)留了 0.3mm 的加工余量。 機(jī)床的進(jìn)給率， 1500mm/min ； Z 方向進(jìn)給速度， 500mm/min ；抬刀速率， 2000mm/min ；主軸轉(zhuǎn)速，

4、2000r/min 。(1) 曲面參數(shù)安全高度絕對(duì)坐標(biāo)， 15mm ；進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)， 1mm ；過(guò)濾公差， 0.025mm 。刀具的邊 界取圖 1 所示的外形邊界。無(wú)須選擇檢查面。(2) 挖槽粗加工參數(shù)Z方向的每步最大的下刀量，0.4mm ;刀徑百分比的進(jìn)刀量，75% ;實(shí)際進(jìn)刀量，12mm。選擇平行螺旋線銑削方式，輸入一個(gè)刀具路徑接近的起點(diǎn)，將下刀的中心設(shè)在邊界的外面， 采用螺旋下刀方式，切削深度設(shè)定為相對(duì)增量方式，預(yù)留0.2mm 的余量。(3) 刀具路徑設(shè)置完所有參數(shù)后， 在 Geometry 中選取所有加工面， 加工邊界選取圖 1 所示的外形邊界 (以 工件毛坯外徑向外擴(kuò)展刀具直徑的

5、 1.5 倍)。無(wú)須選擇檢查面。 刀具的加工路徑如圖 2所示。圖2外形挖槽粗加工刀具路徑2 .曲面等高外形半精加工采用$6的平底超硬合金刀， 進(jìn)一步加工尖角或細(xì)小倒圓角的殘留余量，預(yù)留0.15mm的加工余量。機(jī)床的進(jìn)給率，500mm/min ;Z方向進(jìn)給速度，500mm/min ;抬刀速率，2000mm/min ; 主軸轉(zhuǎn)速，1800r/min。(1)等高外形參數(shù)切削刀具的每次高度下降值為0.15mm ;下刀點(diǎn)選擇在邊界內(nèi)；切削深度選用相對(duì)深度,0.2mm 。(2)刀具路徑設(shè)置完所有參數(shù)后，在 Geometry中選取所有加工面，刀具的加工路徑如圖3所示。圖3等高外形半精加工刀具路徑3 .曲面的

6、外形加工$6平底刀合金刀，預(yù)留采用曲面的外形粗加工刀路方式加工前模的電池插口枕位，采用0.15mm的加工余量。(1)外形參數(shù)安全高度絕對(duì)坐標(biāo)，15mm ;進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)，1mm ;過(guò)濾公差，0.025mm。多層切削 參數(shù)是設(shè)置XY平面內(nèi)的切削次數(shù)和切削用量的，根據(jù)加工余量而定：粗切削次數(shù)，2 次;步距，4mm ;精切削次數(shù)，0;步距，0.5mm。設(shè)定合適的進(jìn)刀、退刀的路徑。因加工深度 只有2mm，這里不使用 Depth深度切削。(2)刀具路徑設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中Chain選取如圖1所示的外形。從Toolpaths/Operations命令中進(jìn)入操作管理菜單，用Backplo

7、t Run命令模擬刀具路徑， 檢查Contour ,刀具銃削路徑有無(wú)問(wèn)題。刀具的加工路徑如圖4所示。圖4外形加工路徑4. 直紋面加工()6的平底合金刀，度預(yù)留0.1mm采用直紋面加工方式粗加工枕位的平面部分，刀具采用 的加工余量。(1)直紋曲面刀路參數(shù)切削方式采用往復(fù)式切削；切削間距，0.1mm ;切削余量，0.1mm ;快速進(jìn)給的深度(絕對(duì)尺寸)，15.0mm ， Left，刀具左補(bǔ)償。(2)刀具路徑設(shè)置完所有參數(shù)后，在Geometry中Chain選取如圖1所示的兩條 Ruled線。刀具的加工路徑如圖5所示。圖5枕位平面部分直紋面加工路徑同樣，采用Ruled直紋曲面加工模式粗加工枕位的另一半

8、的圓弧部分，采用$6的平底合金刀，刀具參數(shù)和直紋面參數(shù)不變，預(yù)留0.1mm的加工余量。刀具的加工路徑如圖6所示。圖6枕位圓弧部分直紋面加工路徑5. 曲面平行加工采用曲面平行加工方式精加工全部的曲面。刀具采用0 10的球頭刀，不留加工余量。機(jī)床的進(jìn)給率，1300mm/min ； Z方向進(jìn)給速度，500mm/min ;抬刀速率，2000mm/min ;主軸 轉(zhuǎn)速，2500r/min。(1) 曲面參數(shù)安全高度絕對(duì)坐標(biāo)，15mm ;進(jìn)給進(jìn)刀增量坐標(biāo)，1mm ;預(yù)留0.3mm的加工余量。因?yàn)橐?精加工所有的面，這里無(wú)須確定刀具的邊界，不使用檢查面。(2) 曲面平行加工參數(shù)加工最大步距，0.1mm。該選項(xiàng)

9、可以設(shè)置刀具的橫向進(jìn)給量，其值越小就越精確，加工面越光滑，但是生成NC程序的時(shí)間和程序也越長(zhǎng)。切削方法定為來(lái)回切削。 切削角度可以設(shè)置成加工刀具路徑與當(dāng)前構(gòu)圖平面中X軸的夾角，此處設(shè)定為 45°刀具的加工路徑如圖 7所示。圖7曲面平行加工路徑6. 曲面等高外形半精加工采用等高外形刀路方式精加工下部的清角部分。刀具采用03的平底超硬合金刀。(1)機(jī)床參數(shù)機(jī)床的進(jìn)給率，500mm/min ; Z方向進(jìn)給速度， 500mm/min ;抬刀速率，2000mm/min ;主軸轉(zhuǎn)速，3500r/min。打開冷卻液，預(yù)留0.3mm的加工余量，不使用檢查面。刀具的邊界 如圖8所示。圖8刀具邊界(2)

10、等高外形參數(shù)切削刀具的每次高度下降值為0.15mm。下刀點(diǎn)選擇在邊界內(nèi)；采用順銃往復(fù)模式進(jìn)給；切削深度選用絕對(duì)深度，最小深度為0.0mm，最大深度為-4.0mm。刀具的加工路徑如圖 9所示。同樣采用等高外形刀路方式精加工上部的清角部分，仍然采用$3的平底刀，刀具參數(shù)、曲面參數(shù)、加工參數(shù)同前，選取所有加工面作為加工面，邊界選取圖10所示的外形邊界。最小加工深度為-1.5mm，最大加工深度為-4.0mm。刀具的加工路徑如圖 10所示。圖9下部清角部分等高外形加工路徑圖10上部清角部分等高外形加工路徑7. 曲面等高外形精加工采用等高外形刀路方式精加工整個(gè)型腔。刀具采用$3勺平底刀。刀具參數(shù)和加工面的

11、參數(shù)同前，加工邊界選取圖11所示的邊界。雖然最后的曲面精加工，仍然留 0.3mm的余量給后續(xù)的電火花加工。選取所有加工面作為精加工面：每次高度下降值為0.1mm，加工最小深度為-4.0mm，加工最大深度為-9.1mm。刀具的加工路徑，如圖11所示。圖11等高外形加工路徑8. 直紋面加工采用直紋曲面加工方式精加工分型面。刀具采用0 16的平底合金刀，預(yù)留0.1mm的加工余量。切削方式采用往復(fù)式切削，切削間距為0.2mm。刀具的加工路徑如圖12所示。同樣采用直紋曲面加工模式精加工枕位的平面部分和圓弧面。刀具采用$3勺平底合金刀，不留加工余量，切削間距為 0.2mm。圖12分型面直紋面加工路徑、后模

12、的數(shù)控加工后模的三維加工工藝圖，如圖13所示。圖13面殼后模加工工藝 3D圖其數(shù)控加工工藝如下(與前模大同小異，限于篇幅不再展開)(2) 曲面等高外形半精加工，采用$ 12的平底刀，留0.15mm余量；(3) 曲面平行精加工，采用$ 10的球頭刀，不留加工余量；曲面的外形，Con tour方式加工前模的Len透鏡位置，采用 $4的平底刀。、面殼銅電極的數(shù)控加工銅電極的三維加工工藝圖，如圖14所示。圖14銅電極加工工藝 3D圖其數(shù)控加工工藝如下(限于篇幅不再展開)：$ 16的四刃平底刀，不留加工余$ 16的平底刀，留有 0.35mm 的$6的平底刀，留有 0.1mm的加(1)采曲面的外形加工方式

13、粗加工銅電極的基準(zhǔn)位置，采用 量；采用曲面平行加工方式粗加工銅電極的全部曲面，采用 加工余量；(3) 采用曲面等高外形加工方式半精加工銅電極曲面，采用 工余量； 采用挖槽加工方式加工 Lens部分，采用$6的平底刀，留有0.3mm的加工余量；采用曲面的外形加工方式粗、精加工 Lens裝配位置，采用 $1的四刃平底刀，不留加工 余量；采用面平行加工方式精加工銅電極的全部曲面，采用$6的球頭刀(Endmill Sphere ),不留加工余量；(7) 采用曲面的外形加工方式精加工銅電極的按鍵位置，采用$2的雙刃平底刀，不留加工余量；(8) 采用曲面等高外形加工方式精加工Battery-cover裝配位置，采用$2的雙刃平底刀，不留加工余量。四、結(jié)束語(yǔ) 數(shù)控編程是目前 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加 工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。從 Pro/ENGINEER 中以 IGS 格式將簽名設(shè)計(jì)的 3D 圖形調(diào)入，根據(jù)模具型腔的特點(diǎn)，確定模 具型腔、分模面，生成模具型腔實(shí)體圖、工程圖、加工工藝圖。根據(jù) CAM 系統(tǒng)的功能，從 CAPP 數(shù)據(jù)庫(kù)獲取加工過(guò)程的工藝信息，進(jìn)行零部件加工