手机外壳模具型芯的数控加工.doc

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1、手机外壳模具型芯的数控加工(转)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。以下就以一个手机前壳的模具为例，重点体说明这一加

2、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手机前壳的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16的平底镶合金刀；(2)曲面等高外形半精加工，采用6的平底刀；(3)曲面的外形粗加工前模的电池插口枕位，采用6的平底刀；(4)直纹曲面粗加工枕位的平面部分，采用6的平底刀；(5)直纹曲面粗加工枕位的圆弧面部分，采用6的平底刀；(6)曲面平行精加工，采用10的球头刀；(7)等高外形精加工下部的

3、清角部分，采用3的平底刀；(8)等高外形精加工上部的清角部分，采用3的平底刀；(9)曲面等高外形精加工型腔，采用3的平底刀；(10)直纹曲面加工型腔的分型面，采用16的球头刀；(11)直纹曲面精加工枕位的平面部分，采用3的平底刀；(12)直纹曲面精加工枕位的圆弧面部分，采用3的平底刀。下面分别予以介绍。1.曲面挖槽粗加工采用双刃16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，0.025

4、mm。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.曲面等高外形半精加工采用6的平底超硬合金刀，进一步加工尖角或细小倒圆角的

5、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/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.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6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

6、，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BackplotRun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6的平底合金刀，度预留0

7、.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6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10的球头

8、刀，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

9、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3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3的平底刀，刀具参数

10、、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3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

11、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16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3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25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12的平底刀，留0.15mm余量；

12、(3)曲面平行精加工，采用10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4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16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16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6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6的平底刀，留有0

13、.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1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6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2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2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/ENGIN

14、EER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) .