模具復雜曲面數控方法探討

江蘇遠宇電子集團公司 蔡偉榮

下蓋板是手機內揚聲器模組的重要零件，對模組內各零件有固定與支撐作用，由于手機向著小巧、輕便、新穎、時尚的方向發展，因此模組下蓋板尺寸也受到了嚴格限制，而且模組下蓋板尺寸還影響著揚聲器的性能。

1.下蓋板型芯加工工藝分析

隨著CAD/CAM數控加工等先進制造技術的不斷發展，模具設計與制造行業正發生著深刻的技術革命，模具供應商必須緊跟潮流應用先進的制造手段，才能滿足客戶對產品多變、快速的要求，現今模具型腔多為復雜曲面構建，本文下蓋板型芯數控加工就是一例，為縮短產品的交付時間，下蓋板的實體模型由外部數據直接導入，避免加工過程中產品的二次建模。為了在模具研發速度及制造質量方面滿足客戶需求，下蓋板型芯如圖1所示，全部由加工中心銑削成形，下蓋板型芯數控加工時，首先根據型芯的特點確定加工內容，參照圖樣尺寸及公差選擇合適刀具，然后確定切削用量、刀具走刀路徑、設置切削參數。

2.下蓋板型芯的數控加工

圖1

為保證型芯的尺寸要求和表面質量，型芯的數控加工機床選用龍門式立柱結構的V56i型MAKINO機床，刀柄選用錐部與主軸端面同時接觸的HSK-A63空心刀柄，刀具選用硬質合金銑刀，曲面編程時須先隱藏中間小孔，刀具走刀軌跡中的掃描類型選用連續走刀類型，為得到較好的零件表面質量，切削液選項必須選用噴淋霧。設定各參數后進行電極刀具軌跡模擬，各程序經檢驗確認準確無誤后進行后置處理，以生成數控機床識別的CNC代碼文件。各代碼文件用模擬軟件模擬以增加加工可靠性，最后由傳輸軟件將文件傳輸到數控機床，在數控機床上進行試運行，試運行無誤后進行數控加工。

3.工藝改進

圖2

加工過程中發現的問題主要有：①型芯零點定位問題，由于型芯曲面復雜及外形不規則，加工中裝夾困難，型芯零點校準誤差較大，工藝上確定裝配在模仁中加工如圖2所示，做到編程和機床加工基準統一，減少加工中由于位置偏移引起的誤差。②曲面接刀誤差，型芯曲面有多處凸臺和凹槽，曲面間過渡圓角較小，需使用不同的刀具完成加工，由于刀具本身的尺寸和形狀存在誤差，刀具裝夾在刀柄中存在誤差，會引起機床主軸旋轉時刀具晃動，造成加工中的刀具尺寸與刀具理論值有誤差，改進方法是在刀柄中裝夾刀具后，在線測量刀具旋轉過程中的直徑，編程中的刀具參數選用刀具旋轉過程中的測量參數，同時選用質量穩定的品牌硬質合金刀具。③編程中存在問題，由于型芯曲面復雜，型芯實體模型由外部數據導入，理論上存在著產生數據變化的可能，如曲面不完整，曲面變形等，而且由于編程工作量大，需考慮細節較多，容易出現疏忽，在實際加工型芯時會發生曲面過切，加工不到會等現象，解決方法是每個程序均使用模擬軟件模擬以增加加工可靠性，任何細小的錯誤都可能導致整個型芯的報廢。

4.結語

日益增多的高精復雜模具零件對數控編程技術提出了越來越高的要求，模具零件可以通過合適的工藝、合理的編程來加工，三維造型、制造過程一體化的設計加工模式，極大地提高了設計加工效率，縮短了產品研發周期，也是現代模具的發展方向。