手機(jī)面殼塑膠模具型腔零件的高速加工編程

劉洪偉

（深圳市冠旭電子股份有限公司，廣東 深圳518000）

塑膠模具零件由于外形復(fù)雜且精度要求較高，廣泛采用數(shù)控加工技術(shù)。科技的進(jìn)步，使得加工設(shè)備和加工技術(shù)也有了極大的發(fā)展。隨著高速數(shù)控銑床和高速加工中心等設(shè)備的發(fā)展進(jìn)步，模具零件運(yùn)用高速加工技術(shù)己成為了一個(gè)緊迫的課題。高速數(shù)控銑床和高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度高，應(yīng)用于模具生產(chǎn)中將會(huì)提高生產(chǎn)效率，提高模具的加工精度和表面質(zhì)量，但是高速數(shù)控銑床和高速加工中心有其自身的使用特點(diǎn)，這就要求我們?cè)谑褂脮r(shí)轉(zhuǎn)變已有的思維方式及工作方法，最大限度地發(fā)揮先進(jìn)設(shè)備的作用。

1 問(wèn)題的提出

現(xiàn)在有一套手機(jī)面殼塑膠模具，交貨期非常短，要求在十二天內(nèi)第一次試模。圖1為手機(jī)面殼塑膠模具的型腔零件示意圖，此型腔零件外形尺寸為198×108×40.5，材料為NAK80鋼，預(yù)硬HRC38～42，型腔表面要求粗糙度為Ra0.4。此型腔零件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存在大量R0.5的小凹圓角，且材料為NAK80鋼材，硬度較大。如此小圓角的結(jié)構(gòu)如果用機(jī)加工方法加工需要應(yīng)用R0.5的球刀才可以完成。普通數(shù)控銑床加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速低、刀具切削力大，而R0.5的球刀相對(duì)來(lái)說(shuō)比較脆弱，容易斷刀，因而難以完成此零件的加工。按傳統(tǒng)的加工工藝，如此小圓角結(jié)構(gòu)的零件用普通數(shù)控銑床加工無(wú)法完成時(shí)，需進(jìn)行銑削—電火花—拋光的工藝過(guò)程，因?yàn)殡娀鸹庸な莻€(gè)很慢的過(guò)程，耗時(shí)長(zhǎng)，還需要額外的步驟去制作電極，而且，放電以后模具表面的火花紋需要大量時(shí)間拋光去除。累計(jì)起來(lái)時(shí)間上無(wú)法滿足模具交貨期限。

2 手機(jī)面殼塑膠模具型腔零件的加工策略與數(shù)控編程

此手機(jī)面殼塑膠模具的型腔零件的技術(shù)要求為：型腔零件材料為NAK80鋼，預(yù)硬HRC38～42，型腔表面粗糙度為Ra0.4。通過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)分析可知，為達(dá)到此手機(jī)面殼塑膠模具的型腔零件的技術(shù)與裝配要求，在模具加工時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：手機(jī)面殼塑膠模具型腔分型面為曲面，加工時(shí)滿足曲面輪廓度要求，才能使型腔分型面與型芯分型面很好吻合，確保模具實(shí)際生產(chǎn)時(shí)不出現(xiàn)飛邊缺陷。手機(jī)面殼塑膠模具型腔上有多個(gè)碰貼面亦為曲面，加工時(shí)也要滿足曲面輪廓度要求，同時(shí)應(yīng)控制好碰貼面與分型面相對(duì)位置。手機(jī)面殼塑膠模具型腔上有大量R0.5的凹圓角，需用R0.5的球刀進(jìn)行最后的精加工才能得到如此小的圓角。為實(shí)現(xiàn)上述的手機(jī)面殼塑膠模具型腔零件的技術(shù)與裝配要求，采用粗加工—半精加工—精加工步驟來(lái)進(jìn)行零件的加工。UGNX是目前功能比較強(qiáng)大的CAD/CAM軟件，它為我們提供了功能齊全而且靈活的編程功能，UGNX6是目前應(yīng)用廣泛的版本，采用它來(lái)進(jìn)行手機(jī)面殼塑膠模具型腔的加工編程能夠比較好的實(shí)現(xiàn)零件的高速加工。

3 模具型腔零件的高速加工

3.1 粗加工

首次開(kāi)粗加工用了大直徑的刀具進(jìn)行加工，但零件上還有許多大的刀具加工不到的部位。UGNX6引入了“二次粗加工”的思想，它以“毛坯殘留知識(shí)”算法的為核心。它的工作過(guò)程是：先執(zhí)行首次粗加工，將加工得到的形狀作為生成下次粗加工刀位軌跡的新毛坯。然后，根據(jù)新毛坯，使用各種的走刀方式進(jìn)行粗加工。整個(gè)切削策略則是始終讓刀具切削到材料，減少空走刀，從而使切削結(jié)果更為有效。

3.2 半精加工

半精加工的主要任務(wù)是使零件的表面達(dá)到一定的精度，同時(shí)留出均勻的余量為精加工作準(zhǔn)備。只有半精加工時(shí)留出均勻的余量才能確保零件在精加工時(shí)加工表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求。完成二次粗加工后，零件上還有許多加工不到的細(xì)部結(jié)構(gòu)。還須用多把由大到小的刀進(jìn)一步完成毛坯殘料去除工作，直至整個(gè)零件都只保留了均勻的余量給精加工。

3.3 精加工

精加工的主要任務(wù)是保證加工表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求。高速銑削精加工主要考慮加工效率、加工表面質(zhì)量、刀具磨損以及加工成本。根據(jù)零件不同的表面特性，需選擇不同的刀具和加工工藝參數(shù)對(duì)零件的外側(cè)面、底面、分型面、膠位面、碰貼面進(jìn)行精加工，此外，還需用清根的方法對(duì)多處小凹圓角進(jìn)行精加工。

3.4 手機(jī)面殼塑膠模具型腔切削模擬

型腔零件編程完成后，可以對(duì)所編制的加工刀具路徑進(jìn)行模擬加工，來(lái)檢驗(yàn)所編制的加工刀路是否正確合理，模擬結(jié)果如圖1所示。

圖1 模具型腔零件切削模擬

4 結(jié)語(yǔ)

手機(jī)面殼塑膠模具的型腔零件采用高速銑削方法進(jìn)行加工，零件上除了局部小于R0.5的部位仍然需由電火花等后續(xù)其它加工手段進(jìn)行加工外，型腔零件大部分的尺寸已能夠滿足圖紙的要求，且零件的表面粗糙度可達(dá)到Ra0.8，后續(xù)經(jīng)過(guò)少量的手工拋光，零件的表面粗糙度也能夠滿足圖紙的要求。相比傳統(tǒng)的加工方法，采用高速銑削加工，可以極大地減少電火花加工和拋光加工時(shí)間，減少電火花加工所需電極的數(shù)量及電極準(zhǔn)備的時(shí)間和工作量，從而縮短了產(chǎn)品的交貨期，滿足客戶的需要。