模具复杂曲面数控方法探讨

江苏远宇电子集团公司 蔡伟荣

下盖板是手机内扬声器模组的重要零件，对模组内各零件有固定与支撑作用，由于手机向着小巧、轻便、新颖、时尚的方向发展，因此模组下盖板尺寸也受到了严格限制，而且模组下盖板尺寸还影响着扬声器的性能。

1.下盖板型芯加工工艺分析

随着CAD/CAM数控加工等先进制造技术的不断发展，模具设计与制造行业正发生着深刻的技术革命，模具供应商必须紧跟潮流应用先进的制造手段，才能满足客户对产品多变、快速的要求，现今模具型腔多为复杂曲面构建，本文下盖板型芯数控加工就是一例，为缩短产品的交付时间，下盖板的实体模型由外部数据直接导入，避免加工过程中产品的二次建模。为了在模具研发速度及制造质量方面满足客户需求，下盖板型芯如图1所示，全部由加工中心铣削成形，下盖板型芯数控加工时，首先根据型芯的特点确定加工内容，参照图样尺寸及公差选择合适刀具，然后确定切削用量、刀具走刀路径、设置切削参数。

2.下盖板型芯的数控加工

图1

为保证型芯的尺寸要求和表面质量，型芯的数控加工机床选用龙门式立柱结构的V56i型MAKINO机床，刀柄选用锥部与主轴端面同时接触的HSK-A63空心刀柄，刀具选用硬质合金铣刀，曲面编程时须先隐藏中间小孔，刀具走刀轨迹中的扫描类型选用连续走刀类型，为得到较好的零件表面质量，切削液选项必须选用喷淋雾。设定各参数后进行电极刀具轨迹模拟，各程序经检验确认准确无误后进行后置处理，以生成数控机床识别的CNC代码文件。各代码文件用模拟软件模拟以增加加工可靠性，最后由传输软件将文件传输到数控机床，在数控机床上进行试运行，试运行无误后进行数控加工。

3.工艺改进

图2

加工过程中发现的问题主要有：①型芯零点定位问题，由于型芯曲面复杂及外形不规则，加工中装夹困难，型芯零点校准误差较大，工艺上确定装配在模仁中加工如图2所示，做到编程和机床加工基准统一，减少加工中由于位置偏移引起的误差。②曲面接刀误差，型芯曲面有多处凸台和凹槽，曲面间过渡圆角较小，需使用不同的刀具完成加工，由于刀具本身的尺寸和形状存在误差，刀具装夹在刀柄中存在误差，会引起机床主轴旋转时刀具晃动，造成加工中的刀具尺寸与刀具理论值有误差，改进方法是在刀柄中装夹刀具后，在线测量刀具旋转过程中的直径，编程中的刀具参数选用刀具旋转过程中的测量参数，同时选用质量稳定的品牌硬质合金刀具。③编程中存在问题，由于型芯曲面复杂，型芯实体模型由外部数据导入，理论上存在着产生数据变化的可能，如曲面不完整，曲面变形等，而且由于编程工作量大，需考虑细节较多，容易出现疏忽，在实际加工型芯时会发生曲面过切，加工不到会等现象，解决方法是每个程序均使用模拟软件模拟以增加加工可靠性，任何细小的错误都可能导致整个型芯的报废。

4.结语

日益增多的高精复杂模具零件对数控编程技术提出了越来越高的要求，模具零件可以通过合适的工艺、合理的编程来加工，三维造型、制造过程一体化的设计加工模式，极大地提高了设计加工效率，缩短了产品研发周期，也是现代模具的发展方向。