淺析精密電子電器模具加工工藝技術(shù)

摘要：

電視機、電腦、手機等電子電器精密模具加工工藝技術(shù)對于電子電器的產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。本文主要介紹模具設(shè)計、制造、檢驗等環(huán)節(jié)所采取的技術(shù)工藝手段，確保模具質(zhì)量，從而確保電子電器產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.前言

運用現(xiàn)代信息技術(shù)改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)加工工藝技術(shù)，建立高起點、高水平的CAD/CAPP/CAM/CAE+DNC分析系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫支撐分析系統(tǒng)，使生產(chǎn)工藝、制造、管理自動化連貫進行。對于復(fù)雜、精密的電子電器模具，采用CAE/CAPP技術(shù)把從手工制作轉(zhuǎn)變到數(shù)控編程上來，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。實型的數(shù)控化生產(chǎn)直接得利于實體設(shè)計和熟練掌握CAD/CAM/CAE/CAPP技術(shù)，利用計算機及相關(guān)軟硬件設(shè)備，完成的工藝設(shè)計、為后序的精細加工帶來極大的方便。

2.技術(shù)方案

2.1模具設(shè)計

運用IJG三維造型軟件進行模具實體設(shè)計，生成二維工程圖，然后結(jié)合CAPP技術(shù)，分析設(shè)計過程中各環(huán)節(jié)可能存在的缺陷或不足，有效地避免了后續(xù)的加工報廢現(xiàn)象。

2.2模具加工

復(fù)雜精密電子電器的淬火鋼模具，關(guān)鍵工藝主要體現(xiàn)在CNC加工工藝、熱處理工藝及檢驗等。

2.1.1高速切削數(shù)控加工工藝

模具構(gòu)造面加工依靠數(shù)控加工設(shè)備編程后一次性加工完成。實體設(shè)計為模具的構(gòu)造面數(shù)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(shè)計外，還需要確保諸如：自動對刀、刀具管理、加工參數(shù)、編程經(jīng)驗條件，否則，構(gòu)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(zhuǎn)速高、進給快，切除單位余量的能量少，提高了能源和設(shè)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(chǎn)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(zhì)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(shù)的自身特點，對模具高速加工的相關(guān)技術(shù)及工藝系統(tǒng)（加工機床、數(shù)控系統(tǒng)、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(biāo)是追求單位時間內(nèi)的材料去除率，并為半精加工準(zhǔn)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(fā)生變化，導(dǎo)致刀具承受的載荷發(fā)生改變，使切削過程不穩(wěn)定，刀具磨損速度不均勻，加工表面質(zhì)量下降。

通過采用IJG三維設(shè)計加工軟件來調(diào)整以下加工參數(shù)確保切削條件恒定，從而獲得良好的加工質(zhì)量。

2）半精加工

模具半精加工的主要目標(biāo)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(yōu)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(qū)以及半精加工時刀心軌跡的計算等，并根據(jù)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(fù)雜曲面加工，應(yīng)盡可能在一個工序中進行連續(xù)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(shù)。然而由于加工中表面斜率的變化，如果只定義加工的側(cè)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(zhì)量。

IJG三維軟件在定義側(cè)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(cè)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(wěn)性。

4）進給速度的優(yōu)化

在半精加工過程中，當(dāng)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(yīng)用進給速度的優(yōu)化調(diào)整可使切削過程平穩(wěn)，提高加工表面質(zhì)量。

切削面積的大小完全由UG軟件自動計算，進給速度的調(diào)整可由用戶根據(jù)加工要求來設(shè)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(shè)計與CAPP工藝軟件制定的質(zhì)量要求，并充分結(jié)合加工設(shè)備的特性與特點，確保每個工序的質(zhì)量完全控制在精度范圍內(nèi)，執(zhí)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(shù)應(yīng)用的發(fā)展，使模具生產(chǎn)已從依賴人的技能轉(zhuǎn)向數(shù)控化的自動、半自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)周期大大縮短。引進三維設(shè)計軟件應(yīng)用在精密電子電器模具新產(chǎn)品造型設(shè)計和制造，不但加快設(shè)計開發(fā)進程，而且提高了設(shè)計質(zhì)量。模具制造前利用CAE技術(shù)，在電腦上可以實現(xiàn)對制件整個成形過程進行類比分析，準(zhǔn)確預(yù)測制品中的應(yīng)力分布，分子和纖維數(shù)向分布及變形等情況，以便及早發(fā)現(xiàn)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(chǎn)的需求，滿足柔性加工能力、變換產(chǎn)品適應(yīng)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(shè)備的加工中心，加工精度必須滿足：定位精度達±0.003mm；重復(fù)定位精度為±0.002mm；回轉(zhuǎn)分度精度±5″；回轉(zhuǎn)分度重復(fù)定位精度±2″；對孔系加工的尺寸精度可穩(wěn)定地在5～6級精度。檢驗設(shè)備需求精密數(shù)控三座標(biāo)測量儀，其功能強、精度高，可與CAD/CAM系統(tǒng)聯(lián)機，特別適合于研發(fā)電子電器模具部件應(yīng)用和檢測零部件成品用。

5.結(jié)語

廣泛應(yīng)用計算機技術(shù)是模具制造技術(shù)發(fā)展的重點。實體設(shè)計加上數(shù)控編程，取代了人工實型制作和機床操作。精細模面設(shè)計和精細數(shù)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(shù)應(yīng)用的發(fā)展，使模具生產(chǎn)已從依賴人的技能轉(zhuǎn)向數(shù)控化的自動、半自動化生產(chǎn)，模具質(zhì)量有了極大的提高，生產(chǎn)周期也大大縮短。

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

（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。