手机外壳模具型芯的模具型芯

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1、手机外壳模具型芯的数控加工手机外壳模具型芯的数控加工*平柱 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

2、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 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

3、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

4、；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

5、，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 Geometr

6、y 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，0.025mm。多 层切削参数设置 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 Geomet

7、ry 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 0.1mm 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

8、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

9、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。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 3 的平底超硬合金 刀。 (1)机床参数 机床的进给率，50

10、0mm/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、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

11、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 等高外形加工路径8. 直纹面加工 采用直纹曲面加工方

12、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 0.1

13、5mm 余量； (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

14、 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 0.3mm 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

15、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。 发布时间：2006-2-12 相关主题关键字相关主题关键字: : 加工mm 采用刀具