手機(jī)殼薄壁零件的編程與加工

賴(lài) 輝，楊仕林

（1.茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東茂名 525000；2.廣東省機(jī)械研究所，廣東廣州 510635）

0 引言

手機(jī)殼零件在加工過(guò)程中由于各種因素導(dǎo)致薄壁變形是一種難以避免的問(wèn)題，手機(jī)殼零件在加工中變形的大小除了與零件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)外，也與加工中零件的裝夾方式、刀具、切削用量及冷卻液的選擇等有很大的關(guān)系。材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與其用途有關(guān)，有時(shí)是無(wú)法取代的，因此，在零件材料一定的情況下，必須從加工過(guò)程中想辦法，比如采用正確的裝夾方式、合理選用刀具、切削用量、冷卻液等，這些是減少零件變形的關(guān)鍵所在。

圖1 四個(gè)變形區(qū)

如圖1所示，手機(jī)殼薄壁零件變形最大，主要原因是手機(jī)殼薄壁剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極易產(chǎn)生變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。由于手機(jī)殼薄壁零件重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用極為廣泛。

1 工藝分析

手機(jī)殼零件材料為鋁合金。

手機(jī)殼零件結(jié)構(gòu)分析：零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，屬于薄壁腔體零件，壁厚只有1 mm。加工中要去除中間部分材料，會(huì)產(chǎn)生銑削熱量，導(dǎo)致零件產(chǎn)生熱變形，薄壁結(jié)構(gòu)的框體零件，在加工過(guò)程極易變形，可采用均等去除余量原則輪流進(jìn)行加工，在加工時(shí)保證余量依次遞減并多次輪流，去應(yīng)力效果會(huì)更好，工件加工后變形更小[2]。這一點(diǎn)是制定工藝方案前必須考慮的。手機(jī)殼薄壁零件加工的影響因素主要還有以下幾個(gè)方面：

（1）手機(jī)殼裝夾時(shí)產(chǎn)生夾緊力位置、夾緊力、彈性變形；

（2）切削過(guò)程使零件產(chǎn)生變形；

（3）機(jī)床、附件、夾具本身剛性不足，影響加工精度；

（4）零件的厚度要保證均勻；

（5）保證零件表面的光潔度。

因此，加工采用的GMI W6520數(shù)控機(jī)床新一代系統(tǒng)的高速銑削機(jī)床，轉(zhuǎn)速最高為30 000 r/min，進(jìn)給最高為30 000 mm/min，裝夾工件位平口鉗和手機(jī)殼工裝，銑刀材質(zhì)為高速鋼，毛坯為長(zhǎng)153 mm，寬72 mm，高7 mm。

2 加工過(guò)程

（1）選擇裝夾方式

由于該零件屬于腔體薄壁零件，在銑削加工中不能按常規(guī)采用平口鉗裝夾，所以制定一種仿型夾具，夾具是在第二面加工時(shí)候用，第一面開(kāi)粗精加工裝夾用虎鉗裝夾。第二面裝夾方式，先采用虎鉗夾緊工裝四面分中，然后將手機(jī)殼零件第一面蓋在工裝上面，用專(zhuān)業(yè)的配套的膠水粘住，取下來(lái)可通過(guò)去除膠水劑來(lái)去除膠水。如圖2～圖4所示。

圖2 手機(jī)殼圖紙

（2）對(duì)刀方法

無(wú)論正反面，都是利用鉗口的平面作為Z軸高度基準(zhǔn)來(lái)對(duì)刀，比如：毛坯安裝以后，最高面到平口鉗平面的高度為8.5 mm，對(duì)刀的時(shí)候把這個(gè)高度差定為8.3 mm。

（3）刀具選擇

數(shù)控加工對(duì)夾具的要求可以從以下兩個(gè)方面考慮：一是盡可能做到在一次裝夾后能加工出全部或大部分待加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率和保證加工精度；二是盡量采用組合夾具、通用夾具。

刀具的選擇要求如下：根據(jù)零件材料的性能、加工工序的類(lèi)型、機(jī)床的加工能力以及準(zhǔn)備選用的切削用量，來(lái)合理地選擇刀具。例如，對(duì)于銑削平面零件，可采用端銑刀和立銑刀；對(duì)于模具加工中常遇到的空間曲面和銑削，通常采用球頭銑刀或帶小圓角的鼻型刀。立銑刀有平頭刀（r=0）、球頭刀（r=R）和鼻型刀（r＜R）三種。刀具類(lèi)型如圖5所示。

圖3 夾具圖紙

圖4 裝夾方式

圖5 刀具類(lèi)型

表面的粗糙度要求很高，在工件銑平面的時(shí)候留0.1 mm，表面有曲面和平面相切，因此，采用球刀來(lái)精加工，保證了加工中的連貫性，避免了更換刀具帶來(lái)的誤差。

（4）手機(jī)殼薄壁零件編程

編程的軟件采用西門(mén)子UG10.0編程軟件，在編程前先要考慮工裝、刀具、機(jī)床，為了減少多次裝夾次數(shù)，能夠在銑削合理范圍的盡量完成編程與加工。

零件構(gòu)圖，如圖6所示。

圖6 零件構(gòu)圖

第一面剛開(kāi)始加工整體開(kāi)粗時(shí)使用直徑12 mm的鎢鋼刀，粗加工就可以，層高9 mm，轉(zhuǎn)速為8 000 r/min，進(jìn)給量為5 000 mm/min，每層1 mm，使用型腔銑分層開(kāi)粗，開(kāi)完粗后，底壁精加工轉(zhuǎn)速為12 000 r/min，進(jìn)給量為800 mm/min，因第一面加工比較簡(jiǎn)單，所以不多介紹。

表1 切削參數(shù)計(jì)算常用公式

第二面使用直徑12 mm的鎢鋼刀，型腔銑整體開(kāi)粗，轉(zhuǎn)速為8 000 r/min，進(jìn)給量為5 000 mm/min，每層0.5 mm，因?yàn)榈诙骈_(kāi)粗時(shí)為了避免產(chǎn)生彈性變形，切削留多余量進(jìn)行開(kāi)粗，余量留0.3，先精加工壁部，再將底部精加工完成，注意的是裝夾采用的是專(zhuān)用夾具和配套膠水來(lái)使用，切削參數(shù)計(jì)算常用公式見(jiàn)表1。手機(jī)殼生產(chǎn)過(guò)程如圖7所示。銑削量不能過(guò)大。

圖7 手機(jī)殼在生產(chǎn)過(guò)程中

4 結(jié)束語(yǔ)

手機(jī)殼零件出現(xiàn)加工變形的狀況與加工過(guò)程中、切削、裝夾、工藝都有關(guān)系，首先把加工工藝和裝夾工藝解決就能解決這些問(wèn)題。使用高速機(jī)床加工工藝，首先確定粗加工-半精加工-精加工的工藝原則，“小切深，快刀走”的切削方式，合理計(jì)算精加工余量，能有效提高加工效率，實(shí)現(xiàn)薄壁框體零件的高效加工。