基于UG8.5手机外壳的五轴数控加工

梁丰　吕辉　袁河链

摘要：分析了五轴数控加工的工艺流程，通过以手机外壳模型为加工对象进行了五轴数控加工，对手机外壳的结构工艺性分析，手机拆电极设计出的立体铜工，并成功用于生产，对今后模具加工铜工极大的方便。

关键词：结构工艺性；手机外壳；立体铜工；五轴加工

中图分类号： TH161 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）24-253-2

1 概述

模具加工的优势，在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来的好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用五轴联动数控机床技术加工模具，可以克服上述不足。采用五轴联动机床加工模具铜工可以很快地完成模具加工，交货快，更好地保证模具铜工的加工质量，使模具铜工加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。

如图1所示为手机外壳产品图。该产品的壁厚为1.6mm，外形尺寸为139.4mm×72.3mm×9.8mm，其外观面不能有色差，拉伤，飞边，缩痕等缺陷，以确保产品的外形和质量要求。

如图2所示为该手机外壳产品拆出来的立体铜工，正确、合理的加工工艺，是保证手机外壳质量的保证。

2 分析立体铜工在传统的三轴机床，四轴机床和五轴机床的对比优化

在传统的三轴机床上加工立体工，需要五次装夹定位，分中校正，才可以加工出手机立体铜工，这样五次装夹定位从效率上远远落后，而且装夹定位误差累积，使精度难于控制，在操作人员上还有加大工作量，分中校正也使误差累积，导致整个工件从质量精度难以控制，如图3所示为传统三轴机床加工。

将立体工装夹在四轴机床加工，可以减少装夹次数，使用转台分度的方法进行立体铜工侧壁四个面的加工，但工件顶部面还需要在三轴机床上用虎钳装夹加工，通过四轴机床只需两次装夹就可以完成工件的切削加工，如图4所示在四轴机床上加工。

使用五轴联动机床很好地将三轴、四轴无法完成的工件只需在五轴联动机床上一次装夹完成五个面的加工，使之减少装夹次数，操作人员多次校正分中的时间，解决了加工精度的问题，有效地提高加工效率，工件的表面质量，工件的精度控制。如图5所示在五轴机床上加工。

3 数控加工工艺的制定

3.1 零件的定位与装夹

为编程基准与机床对刀点重合，方便在加工过程中对刀，手机立体铜工加工坐标系设置在零件底部中心，一次装夹，五个面都加工，其装夹形式为在底部面加工4个M8的工艺孔，然后用螺丝固定在夹具上，再把夹具安装在工作转台上，然后用压板和T型螺栓固定在工作台的T型槽上。

3.2 零件加工工序内容及刀具选择

3.3 立体铜工加工过程

1）立体铜工装夹在圆柱台夹具上，用螺丝固定住，工件采取四面分中形式，X轴适合于零件的长边，然后采取工件在转台上偏置求出Z轴偏移量，选用D10平底刀，采用型腔铣开粗加工，余量留0.3，去除大面积余料。

2）去除完大面积余料，需要对D10平底刀加工不到的位置进行二次开粗，清角，选取D3平底刀清角，采用参考刀具D13平底刀，零件清角加工。

3）对立体铜工顶面及基准台开粗预留余量进行精加工，选取D10平底刀，设置余量为0，选择切削模式为往复，公差调至0.005，主轴转速设置为5000，进给率给800。

4）采用固定轴轮廓铣加工对铜工圆角曲面部位进行精加工，选取刻尖刀0.1，设置驱动方法为[曲线/点]沿着图案轨迹切削。

5）采用固定轴轮廓铣加工对铜工顶面图案进行铣削，设置切削模式为[往复]，步距为0.07，刀具路径与X轴的夹角设置为45°，使刀具径均匀，保证表面质量，零件加工刀路。

6）采用平面铣加工策略对零件侧面台阶进行粗加工，选择刀具为D10平底刀分层铣削加工。

7）采用型腔铣加工策略对零件凹槽侧壁进行开粗加工，选取D平底刀分层铣削加工，进刀方式选择螺旋下刀，设置刀轴为[指定矢量]朝向加工面，设置余量为0.1，选择切削模式为跟随周边。

8）对立体铜工侧面台阶开粗预留余量进行精加工，选取D10平底刀，设置余量为0，选择切削模式为往复，设置刀轴为[垂直于第一个面]公差调至0.005，主轴转速设置为5000，进给率给800。

9）对立体铜工侧面凹槽底面开粗预留余量进行精加工，选取D2平底刀，设置部件余量为0.2，设置最终底部余量为0，设置刀轴为[垂直于第一个面]公差调至0.005，主轴转速设置为5000，进给率给800。

10）对立体铜工侧面凹槽侧壁开粗预留余量进行精加工，选取D2平底刀，设置部件余量为0，设置最终底部余量为0.05，设置刀轴为[垂直于第一个面]公差调至0.005，主轴转速设置为5000，进给率给800 进行侧壁精加工。

11）采用固定轴轮廓铣加工对铜工侧面曲面圆弧部位进行铣削加工，选取R2球头刀，设置驱动方法为[区域铣削]选取要加工的曲面。设置刀轴为[指定矢量]，选取底部平面， 切削模式为[跟随周边]，步距为[0.05]。

4 结束语

该铜工在设计时，根据产品的结构特点和外表面的质量要求，合理地选择了立体铜工的形式，避免了拆一堆铜工电极的缺点。把周边几组铜工组合在一起设计一个立体工形式，模具采用了这种立体铜工结构，有效地提高了加工效率，为操作人员节省了很多装夹校正的时间，降低了工作成本，针对立体铜工的特点，对立体工的进行了全面合理的工艺安排，选择了当前的五轴加工设备，刀具，夹具的安装模式，制定了合理的加工路线，通过一次装夹定位加工五个面，保证了产品的质量，提高了生产效率。该立体铜工很好地解决了实际的生产中的问题，产品质量符合要求，结合这类铜工的特点，对类似的手机夹体加工工艺有一定的借鉴参考作用。

参 考 文 献

[1] 杨胜群.数控加工实用教程[M].清华大学出版社，2006 （11）.

[2] 寇文化.UG8.0数控铣多轴加工工艺与编程[M].化学工业出版社，2015（7）.