手機殼薄壁零件的編程與加工

賴 輝，楊仕林

（1.茂名職業技術學院，廣東茂名 525000；2.廣東省機械研究所，廣東廣州 510635）

0 引言

手機殼零件在加工過程中由于各種因素導致薄壁變形是一種難以避免的問題，手機殼零件在加工中變形的大小除了與零件材質、結構有關外，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系。材質、結構與其用途有關，有時是無法取代的，因此，在零件材料一定的情況下，必須從加工過程中想辦法，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鍵所在。

圖1 四個變形區

如圖1所示，手機殼薄壁零件變形最大，主要原因是手機殼薄壁剛性差、強度弱，在加工中極易產生變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質量。由于手機殼薄壁零件重量輕、結構緊湊，應用極為廣泛。

1 工藝分析

手機殼零件材料為鋁合金。

手機殼零件結構分析：零件結構比較簡單，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，會產生銑削熱量，導致零件產生熱變形，薄壁結構的框體零件，在加工過程極易變形，可采用均等去除余量原則輪流進行加工，在加工時保證余量依次遞減并多次輪流，去應力效果會更好，工件加工后變形更小[2]。這一點是制定工藝方案前必須考慮的。手機殼薄壁零件加工的影響因素主要還有以下幾個方面：

（1）手機殼裝夾時產生夾緊力位置、夾緊力、彈性變形；

（2）切削過程使零件產生變形；

（3）機床、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數控機床新一代系統的高速銑削機床，轉速最高為30 000 r/min，進給最高為30 000 mm/min，裝夾工件位平口鉗和手機殼工裝，銑刀材質為高速鋼，毛坯為長153 mm，寬72 mm，高7 mm。

2 加工過程

（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候用，第一面開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，然后將手機殼零件第一面蓋在工裝上面，用專業的配套的膠水粘住，取下來可通過去除膠水劑來去除膠水。如圖2～圖4所示。

圖2 手機殼圖紙

（2）對刀方法

無論正反面，都是利用鉗口的平面作為Z軸高度基準來對刀，比如：毛坯安裝以后，最高面到平口鉗平面的高度為8.5 mm，對刀的時候把這個高度差定為8.3 mm。

（3）刀具選擇

數控加工對夾具的要求可以從以下兩個方面考慮：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，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：根據零件材料的性能、加工工序的類型、機床的加工能力以及準備選用的切削用量，來合理地選擇刀具。例如，對于銑削平面零件，可采用端銑刀和立銑刀；對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。刀具類型如圖5所示。

圖3 夾具圖紙

圖4 裝夾方式

圖5 刀具類型

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

（4）手機殼薄壁零件編程

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

零件構圖，如圖6所示。

圖6 零件構圖

第一面剛開始加工整體開粗時使用直徑12 mm的鎢鋼刀，粗加工就可以，層高9 mm，轉速為8 000 r/min，進給量為5 000 mm/min，每層1 mm，使用型腔銑分層開粗，開完粗后，底壁精加工轉速為12 000 r/min，進給量為800 mm/min，因第一面加工比較簡單，所以不多介紹。

表1 切削參數計算常用公式

第二面使用直徑12 mm的鎢鋼刀，型腔銑整體開粗，轉速為8 000 r/min，進給量為5 000 mm/min，每層0.5 mm，因為第二面開粗時為了避免產生彈性變形，切削留多余量進行開粗，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用夾具和配套膠水來使用，切削參數計算常用公式見表1。手機殼生產過程如圖7所示。銑削量不能過大。

圖7 手機殼在生產過程中

4 結束語

手機殼零件出現加工變形的狀況與加工過程中、切削、裝夾、工藝都有關系，首先把加工工藝和裝夾工藝解決就能解決這些問題。使用高速機床加工工藝，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，合理計算精加工余量，能有效提高加工效率，實現薄壁框體零件的高效加工。