淺析精密電子電器模具加工工藝技術

摘要：

電視機、電腦、手機等電子電器精密模具加工工藝技術對于電子電器的產品質量影響較大。本文主要介紹模具設計、制造、檢驗等環節所采取的技術工藝手段，確保模具質量，從而確保電子電器產品的質量。

1.前言

運用現代信息技術改造傳統模具生產加工工藝技術，建立高起點、高水平的CAD/CAPP/CAM/CAE+DNC分析系統及網絡、數據庫支撐分析系統，使生產工藝、制造、管理自動化連貫進行。對于復雜、精密的電子電器模具，采用CAE/CAPP技術把從手工制作轉變到數控編程上來，縮短生產準備時間。實型的數控化生產直接得利于實體設計和熟練掌握CAD/CAM/CAE/CAPP技術，利用計算機及相關軟硬件設備，完成的工藝設計、為后序的精細加工帶來極大的方便。

2.技術方案

2.1模具設計

運用IJG三維造型軟件進行模具實體設計，生成二維工程圖，然后結合CAPP技術，分析設計過程中各環節可能存在的缺陷或不足，有效地避免了后續的加工報廢現象。

2.2模具加工

復雜精密電子電器的淬火鋼模具，關鍵工藝主要體現在CNC加工工藝、熱處理工藝及檢驗等。

2.1.1高速切削數控加工工藝

模具構造面加工依靠數控加工設備編程后一次性加工完成。實體設計為模具的構造面數控編程帶來了可能，提高了效率，減少了失誤。

為了確保整個加工，除了具備實體設計外，還需要確保諸如：自動對刀、刀具管理、加工參數、編程經驗條件，否則，構造面的編程加工是不可能的。

（1）高速切削加工的特點

1）提高加工效率。高速切削不僅轉速高、進給快，切除單位余量的能量少，提高了能源和設備的利用率，而且粗、半精加工、精加工可在一臺機床上一次完成。

2）加工精度高。高速切削加工避免了多次裝夾造成的累計安裝誤差，提高了模具的加工精度。

3）加工變形小。高速切削產生的熱量還來不及傳給工件就被切屑帶走，傳給工件的熱量極少，工件的熱變形很小。

4）可加工材料硬度高，可獲得較高的表面質量。高速切削加工進給量小，可加工淬硬鋼硬度可達60HRC左右。成品表面粗糙度低于Ra0.6 um，取得以銑代磨的加工效果。

（2）模具高速切削加工工藝及策略

由于模具加工的特殊性以及高速加工技術的自身特點，對模具高速加工的相關技術及工藝系統（加工機床、數控系統、刀具等）提出了更高的要求。

1）粗加工

模具粗加工的主要目標是追求單位時間內的材料去除率，并為半精加工準備工件的幾何輪廓。由于在切削過程中因切削層金屬面積發生變化，導致刀具承受的載荷發生改變，使切削過程不穩定，刀具磨損速度不均勻，加工表面質量下降。

通過采用IJG三維設計加工軟件來調整以下加工參數確保切削條件恒定，從而獲得良好的加工質量。

2）半精加工

模具半精加工的主要目標是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻，這對于工具鋼模具尤為重要，因為它將影響精加工時刀具切削層面積的變化及刀具載荷的變化。

采用IJG三維軟件進行過程優化：粗加工后輪廓的計算、最大剩余加工余量的計算、最大允許加工余量的確定、對剩余加工余量大于最大允許加工余量的型面分區以及半精加工時刀心軌跡的計算等，并根據剩余加工余量的大小及分布情況采用合理的半精加工策略。

3）精加工

模具的高速精加工策略取決于刀具與工件的接觸點，而刀具與工件的接觸點隨著加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑的變化而變化。對于由多個曲面組合而成的復雜曲面加工，應盡可能在一個工序中進行連續加工，而不是對各個曲面分別進行加工，以減少抬刀、下刀的次數。然而由于加工中表面斜率的變化，如果只定義加工的側吃刀量，就可能造成在斜率不同的表面上實際步距不均勻，從而影響加工質量。

IJG三維軟件在定義側吃刀量的同時，再定義加工表面殘留面積高度等步距加工方式，可保證走刀路徑間均勻的側吃刀量，而不受表面斜率及曲率的限制，保證刀具在切削過程中始終承受均勻的載荷，保持切削過程的平穩性。

4）進給速度的優化

在半精加工過程中，當切削層面積大時降低進給速度，而切削層面積小時增大進給速度。應用進給速度的優化調整可使切削過程平穩，提高加工表面質量。

切削面積的大小完全由UG軟件自動計算，進給速度的調整可由用戶根據加工要求來設置。

2.1.2熱處理工藝

建議采用真空淬火、激光淬火的熱處理工藝，可以有效防止模具變形。

2.1.3模具檢驗

依靠UG三維設計與CAPP工藝軟件制定的質量要求，并充分結合加工設備的特性與特點，確保每個工序的質量完全控制在精度范圍內，執行工序檢驗，效果好，效率高。

3.工藝先進性和特點

計算機技術應用的發展，使模具生產已從依賴人的技能轉向數控化的自動、半自動化生產，生產周期大大縮短。引進三維設計軟件應用在精密電子電器模具新產品造型設計和制造，不但加快設計開發進程，而且提高了設計質量。模具制造前利用CAE技術，在電腦上可以實現對制件整個成形過程進行類比分析，準確預測制品中的應力分布，分子和纖維數向分布及變形等情況，以便及早發現問題，及時修正。對模具型面采用真空淬火、激光淬火，防止模具變形。

4.裝備保證

為了適合精密模具加工車間多品種、小批量生產的需求，滿足柔性加工能力、變換產品適應能力強的需求特點，裝備的配置上也需要下一定的功夫。

引進自動化高精設備的加工中心，加工精度必須滿足：定位精度達±0.003mm；重復定位精度為±0.002mm；回轉分度精度±5″；回轉分度重復定位精度±2″；對孔系加工的尺寸精度可穩定地在5～6級精度。檢驗設備需求精密數控三座標測量儀，其功能強、精度高，可與CAD/CAM系統聯機，特別適合于研發電子電器模具部件應用和檢測零部件成品用。

5.結語

廣泛應用計算機技術是模具制造技術發展的重點。實體設計加上數控編程，取代了人工實型制作和機床操作。精細模面設計和精細數控編程大大減少了鉗修，高精度加工取消了模具的研磨、修配。計算機技術應用的發展，使模具生產已從依賴人的技能轉向數控化的自動、半自動化生產，模具質量有了極大的提高，生產周期也大大縮短。

采用CAD/CAM技術的加工工藝，不但提高了加工效率，并使產品合格率達99.5%以上。采用以上工藝方法，模具質量可以達到如下指標：

（1）型腔精度：0.005～0.015mm；

（2）型腔表面粗糙度：Ra0.10～0.05 um；

（3）非淬火鋼模具使用壽命：10～60萬次，淬火鋼：60～120萬次。