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当手机外壳模具型芯的数控加工

发布时间:2021-09-14 22:33:01 阅读: 来源:三轮车棚厂家
当手机外壳模具型芯的数控加工

外壳模具型芯的数控加工

在现代化的模具生产中,随着对塑料件功能要求的提高,塑件内部结构也变得越来越复杂,相应的模具结构也要随之复杂化。本文阐述了在塑料模具制造中所采用的新的设计制造工艺方法路线:首先利用Pro/ENGINEER或MasterCAM等先进的CAD/CAM软件进行产品的3D图形设计;然后根据产品的特点设计模具结构,生成模具型腔实体图和工程图;再在MasterCAM中根据模具型腔的特点绘制CNC数控加工工艺图,拟定数控加工工艺路线,输入加工参数,生成刀具路径;最后进行三维加工动态仿真,生成加工程序,并输送到数控机床进行自动加工。以下今年初就以一个前壳的模具为例,重点体说明这一加工流程。为减少篇幅,本文假定从生成三维加工工艺模型后开始,只涉及加工部分。

一、前模的数控加工

根据前壳的3D图形进行模具设计后,将模具型芯的3D实体图转换成IGS图形格式,输入到MasterCAM中。前模加工工艺3D图,如图1所示。

图1 前模加工工艺3D图

其数控加工工艺如下:

(1)曲面挖槽粗加工,采用φ16的平底镶合金刀;

(2)曲面等高外形半精加工,采用φ6的平底刀;

(3)曲面的外形粗加工前模的电池插口枕位,采用φ6的平底刀;

(4)直纹曲面粗加工枕位的平面部分,采用φ6的平底刀;

(5)直纹曲面粗加工枕位的圆弧面部分,采用φ6的平底刀;

(6)曲面平行精加工,采用φ10的球头刀;

(7)等高外形精加工下部的清角部分,采用φ3的平底刀;

(8)等高外形精加工上部的清角部分,采用φ3的平底刀;

(9)曲面等高外形精加工型腔,采用φ3的平底刀;

(10)直纹曲面加工型腔的分型面,采用φ16的球头刀;

(11)直纹曲面精加工枕位的平面部分,采用φ3的平底刀;

(12)直纹曲面精加工枕位的圆弧面部分,采用φ3的平底刀。

下面分别予以介绍。

1.曲面挖槽粗加工

采用双刃φ16的平底镶合金刀,预留了0.3mm的加工余量。机床的进给率,1500mm/min;Z方向进给速度,500mm/min;抬刀速率,2000mm/min;主轴转速,2000r/min。

(1)曲面参数

安全高度绝对坐标,15mm;进给进刀增量坐标,1mm;过滤公差,0.025mm。刀具的边界取图1所示的外形边界。无须选择检查面。

(2)挖槽粗加工参数

Z方向的每步最大的下刀量,0.4mm;刀径百分比的进刀量,75%;实际进刀量,12mm。选择平行螺旋线铣削方式,输入一个刀具路径接近的起点,将下刀的中心设在边界的外面,采用螺旋下刀方式,切削深度设定为相对增量方式,预留0.2mm的余量。

(3)刀具路径

设置完所有参数后,在Geometry中选取所有加工面,加工边界选取图1所示的外形边界(以工件毛坯外径向外扩展刀具直径的1.5倍)。无须选择检查面。刀具的加工路径如图2所示。

图2 外形挖槽粗加工刀具路径

2.曲面等高外形半精加工

采用φ6的平底超硬合金刀,进一步加工尖角或细小倒圆角的残留余量,预留0.15mm的加工余量。机床的进给率,500mm/min;Z方向进给速度,500mm/min;抬刀速率,2000mm为了摸底中国1次性塑料的现状/min;主轴转速,1800r/min。

(1)等高外形参数

切削刀具的每次高度下降值为0.15mm;下刀点选择在边界内;切削深度选用相对深度,0.2mm。

(2)刀具路径

设置完所有参数后,在Geometry中选取所有加工面,刀具的加工路径如图3所示。

图3 等高外形半精加工刀具路径

3.曲面的外形加工

采用曲面的外形粗加工刀路方式加工前模的电池插口枕位,采用φ6平底刀合金刀,预留0.15mm的加工余量。

(1)外形参数

安全高度绝对坐标,15mm;进给进刀增量坐标,1mm;过滤公差,0.025mm。多层切削参数是设置XY平面内的切削次数和切削用量的,根据加工余量而定:粗切削次数,2次;步距,4mm;精切削次数,0;步距,0.5mm。设定合适的进刀、退刀的路径。因加工深度只有2mm,这里不使用Depth深度切削。

(2)刀具路径

设置完所有参数后,在Geometry中Chain选取如图1所示的外形。从Toolpaths/Operations命令中进入操作管理菜单,用Backplot—Run命令模拟刀具路径,检查Contour,刀具铣削路径有无问题。刀具的加工路径如图4所示。

图4 外形加工路径

4.直纹面加工

采用直纹面加工方式粗加工枕位的平面部分,刀具采用φ6的平底合金刀,度预留0.1mm的加工余量。

(1)直纹曲面刀路参数

切削方式采用往复式切削;切削间距,0.1mm;切削余量,0.1mm;快速进给的深度(绝对尺寸),15.0mm,Left,刀具左补偿。

(2)刀具路径

设置完所有参数后,在Geometry中Chain选取如图1所示的两条Ruled线。刀具的加工路调剂好位置径如图5所示。

图5 枕位平面部分直纹面加工路径

同样,采用Ruled直纹曲面加工模式粗加工枕位的另一半的圆弧部分,采用φ6的平底合金刀,刀具参数和直纹面参数不变,预留0.1mm的加工余量。刀具的加工路径如图6所示。

图6 枕位圆弧部分直纹面加工路径

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φ10的球头刀,冲击实验机也是目前市场上使用zui普遍的冲击实验机不留加工余量。机床的进给率,1300mm/min;Z方向进给速度,500mm/min;抬刀速率,2000mm/min;主轴转速,2500r/min。

(1)曲面参数

安全高度绝对坐标,15mm;进给进刀增量坐标,1mm;预留0.3mm的加工余量。因为要精加工所有的面,这里无须确定刀具的边界,不使用检查面。

(2)曲面平行加工参数

加工最大步距,0.1mm。该选项可以设置刀具的横向进给量,其值越小就越精确,加工面越光滑,但是生成NC程序的时间和程序也越长。切削方法定为来回切削。切削角度可以设置成加工刀具路径与当前构图平面中X轴的夹角,此处设定为45°。刀具的加工路径如图7所示。

图7 曲面平行加工路径

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φ3的平底超硬合金刀。

(1)机床参数

机床的进给率,500mm/min;Z方向进给速度,500mm/min;抬刀速率,2000mm/min;主轴转速,3500r/min。打开冷却液,预留0.3mm的加工余量,不使用检查面。刀具的边界如图8所示。

图8 刀具边界

(2)等高外形参数

切削刀具的每次高度下降值为0.15mm。下刀点选择在边界内;采用顺铣往复模式进给;切削深度选用绝对深度,最小深度为0.0mm,最大深度为-4.0mm。刀具的加工路径如图9所示。

同样采用等高外形刀路方式精加工上部的清角部分,仍然采用φ3的平底刀,刀具参数、曲面参数、加工参数同前,选取所有加工面作为加工面,边界选取图10所示的外形边界。最小加工深度为-1.5mm,最大加工深度为-4.0mm。刀具的加工路径如图10所示。

图9 下部清角部分等高外形加工路径

图10 上部清角部分等高外形加工路径

7. 曲面等高外形精加工

采用等高外形刀路方式精加工整个型腔。刀具采用φ3的平底刀。刀具参数和加工面的参数同前,加工边界选取图11所示的边界。虽然最后的曲面精加工,仍然留0.3mm的余量给后续的电火花加工。选取所有加工面作为精加工面:每次高度下降值为0.1mm,加工最小深度为-4.0mm,加工最大深度为-9.1mm。刀具的加工路径,如图11所示。

图11 等高外形加工路径

8. 直纹面加工

采用直纹曲面加工方式精加工分型面。刀具采用φ16的平底合金刀,预留0.1mm的加工余量。切削方式采用往复式切削,切削间距为0.2mm。刀具的加工路径如图12所示。同样采用直纹曲面加工模式精加工枕位的平面部分和圆弧面。刀具采用φ3的平底合金刀,不留加工余量,切削间距为0.2mm。

图12 分型面直纹面加工路径

二、后模的数控加工

后模的三维加工工艺图,如图13所示。

图13 面壳后模加工工艺3D图

其数控加工工艺如下(与前模大同小异,限于篇幅不再展开):

(1)曲面挖槽粗加工,采用φ25的平底镶合金刀,留0.4mm余量;

(2)曲面等高外形半精加工,采用φ12的平底刀,留0.15mm余量;

(3)曲面平行精加工,采用φ10的球头刀,不留加工余量;

(4)曲面的外形,Contour方式加工前模的Len透镜位置,采用φ4的平底刀。

三、面壳铜电极的数控加工

铜电极的三维加工工艺图,如图14所示。

图14 铜电极加工工艺3D图

其数控加工工艺如下(限于篇幅不再展开):

(1)采曲面的外形加工方式粗加工铜电极的基准位置,采用φ16的四刃平底刀,不留加工余量;

(2)采用曲面平行加工方式粗加工铜电极的全部曲面,采用φ16的平底刀,留有0.35mm的加工余量;

(3)采用曲面等高外形加工方式半精加工铜电极曲面,采用φ6的平底刀,留有0.1mm的加工余量;

(4)采用挖槽加工方式加工Lens部分,采用φ6的平底刀,留有0.3mm的加工余量;

(5)采用曲面的外形加工方式粗、精加工Lens装配位置,采用φ1的四刃平底刀,不留加工余量;

(6)采用面平行加工方式精加工铜电极的全部曲面,采用φ6的球头刀(Endmill Sphere),不留加工余量;

(7)采用曲面的外形加工方式精加工铜电极的按键位置,采用φ2的双刃平底刀,不留加工余量;

(8)采用曲面等高外形加工方式精加工Battery-cover装配位置,采用φ2的双刃平底刀,不留加工余量。

四、结束语

数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。从Pro/ENGINEER中以IGS格式将签名设计的3D图形调入,根据模具型腔的特点,确定模具型腔、分模面,生成模具型腔实体图、工程图、加工工艺图。根据CAM系统的功能,从CAPP数据库获取加工过程的工艺信息,进行零部件加工工艺路线的控制,输入加工参数,然后再在CAM中编制刀具路径,进行三维加工动态仿真,生成加工程序并输送到数控机床完成自动化加工。这些加工步骤是现代化模具生产的过程和发展趋势,它使复杂模具型芯的生产简化为单个机械零件的数控自动化生产,全部模具设计和数控加工编程过程都可以借助CAD/CAM软件在计算机上完成。它改变了传统的模具制造手段,有效地缩短了模具制造周期,大大提高了模具的质量、精度和生产效率。(end)

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