3C產品模具數控加工

江蘇遠宇電子集團公司 蔡偉榮

常州機電職業技術學院 莊小紅

3C產品屬于消費性電子商品，需求量極大，更新換代極快，如人們日常使用的手機，由于新產品的不斷推出，結構特點在不斷變化中，手機內各零部件也在不斷改進及完善，包括各零部件材料、結構、工藝等方面的不斷創新，電池重要零件之一的外殼（見圖1）其模具加工必須具備快速、高效、精密、準確的特點。決定外殼質量好壞的主要因素就是保持外殼尺寸的穩定，保證外殼表面粗糙度值及注塑成型后的平整度，外殼零件質量關鍵的控制點就是外殼模具的數控加工。

圖1 外殼

外殼模具數控加工工藝分析

（1）外殼外觀要求平滑，無缺陷，壁厚最薄處厚度只有0.33mm，外殼材料采用ABS（黑色）塑料，為了注塑后不產生變形，滿足外殼表面質量的要求，加適當P C料增加材料剛性。外殼是外觀件，對模具型腔的材料要求較高，模具關鍵零件上、下鑲塊（見圖2、圖3）采用S136的模具鋼。此模具鋼具有優良的耐蝕性、拋旋光性，良好的耐磨性、機械加工性，淬硬時優良的尺寸穩定性，淬火后硬度為53～55HRC。從圖2中可知，模具上鑲塊多個平面需要數控銑削加工，這些平面裝配使用過程中需要和其他零件平面精密配合，尺寸公差為±0.01mm，而且有的斜面由于根部無圓角，需用平刀加工，平刀加工時是刀尖接觸鑲塊，由于鑲塊硬度較高，刀具易磨損，尺寸和表面粗糙度不易控制。

圖2 上鑲塊

圖3 下鑲塊

（2）模具電極數控加工是控制模具質量的另一關鍵。由于紫銅良好的導電性和易加工性，在電火花加工時電極本身產生的熱量較小，損耗也相對較低，設計時電極材料選用紫銅?？紤]到電極的加工效率，上、下鑲塊電極的設計為一模兩件（見圖4），設計時電極尺寸的控制較為嚴格，考慮刀具補償后的尺寸公差為±0.01mm，電極的表面粗糙度有嚴格標準，必須達到后道工序電脈沖的要求。

圖4 下鑲塊電極

外殼模具數控加工

（1）為縮短產品的交付時間和綜合競爭力，模具上主要零件的精加工全部安排在數控加工中心上完成，模具上鑲塊有多個平面需要數控精加工到位，所有尺寸和形位公差要求在工藝范圍內，編程與操作過程中任何細小的錯誤和尺寸超差都可能導致整個鑲塊的報廢，編程和操作時應基準統一，減少加工中由于位置偏移引起的誤差，粗加工后精加工時也應留少許余量，檢查各面粗糙度、平整度、側面垂直度，均符合要求后才能加工到位，編程設定各參數后進行刀具軌跡模擬，在確定各程序準確無誤后進行后置處理，以生成數控加工機床識別的代碼文件，在各代碼文件用模擬軟件模擬后，使用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，試運行后進行加工，加工完畢后用影像顯微觀測器在線檢測圖樣上尺寸。影像顯微觀測器能檢測常規量具不能檢測的尺寸，能及時發現加工中存在的問題，并且測量精度在0.01mm以內，用影像顯微觀測器在線檢測工件應貫穿整個加工過程，原來由于刀具磨損等原因造成的加工誤差，在工件送檢后才發現，返修時工件兩次裝夾形成積累誤差而造成報廢。

圖5 下鑲塊電極局部

（2）產品從最初設計到最后交付，中間需經過多個環節，為了提高模具制造效率，推行一體化模具設計制造流程，即實現模具設計制造流程協同作業，公司內從設計到制造所有環節的CAD文件傳輸均是三維幾何造型設計的實體模型，數控加工時三維實體模型由外部數據導入，編程人員參照圖樣尺寸及公差選擇合適刀具，然后確定走刀路徑、切削參數，最后加工出符合要求的電極?？紤]到電極的一致性并且得到較小的表面粗糙度值，同時考慮電極（見圖5）各轉角處的最小直徑，下鑲塊電極外部曲面選用直徑2mm的平刀精加工，其余用直徑0.5mm的平刀精加工，由于直徑0.5mm的平刀直徑較小，刀具加工中磨損快，加工斜率不同的曲面時產生的尺寸不同，應分別給予刀具參數值，加工前對兩種精加工刀具長度進行校準。由于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。在刀柄中裝夾刀具后，測量刀具旋轉過程中的直徑，編程刀具參數選用刀具旋轉過程中的測量參數，加工后用影像顯微觀測器在線檢測圖樣上各尺寸，達到及時更新各尺寸，最后加工出符合要求的電極。

結語

近年來，消費性電子商品市場發展迅猛，人們對新產品的要求越來越高，新產品的更新速度越來越快，性能優異的手機電池既符合國家環保產業的要求，又符合消費者引領時尚潮流的需求。本文中電池外殼模具的數控加工工藝顯示，在具備先進機床和高檔刀具的同時合理的加工工藝和先進的在線檢測設備具有同樣的重要性，在精密零件的加工過程中，任何細小的因素都會造成零件的超差甚至報廢，只有通過對模具加工的工藝分析，對加工工藝不斷改進，才能制造出符合要求的產品。本文對電池外殼模具數控加工的工藝分析及改進，對同類數控加工有一定的參考作用。