江蘇遠(yuǎn)宇電子集團(tuán)公司 蔡偉榮

常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 莊小紅

3C產(chǎn)品屬于消費(fèi)性電子商品，需求量極大，更新?lián)Q代極快，如人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)，由于新產(chǎn)品的不斷推出，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在不斷變化中，手機(jī)內(nèi)各零部件也在不斷改進(jìn)及完善，包括各零部件材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的不斷創(chuàng)新，電池重要零件之一的外殼（見(jiàn)圖1）其模具加工必須具備快速、高效、精密、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。決定外殼質(zhì)量好壞的主要因素就是保持外殼尺寸的穩(wěn)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(zhì)量關(guān)鍵的控制點(diǎn)就是外殼模具的數(shù)控加工。

圖1 外殼

外殼模具數(shù)控加工工藝分析

（1）外殼外觀要求平滑，無(wú)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(chǎn)生變形，滿(mǎn)足外殼表面質(zhì)量的要求，加適當(dāng)P C料增加材料剛性。外殼是外觀件，對(duì)模具型腔的材料要求較高，模具關(guān)鍵零件上、下鑲塊（見(jiàn)圖2、圖3）采用S136的模具鋼。此模具鋼具有優(yōu)良的耐蝕性、拋旋光性，良好的耐磨性、機(jī)械加工性，淬硬時(shí)優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，淬火后硬度為53～55HRC。從圖2中可知，模具上鑲塊多個(gè)平面需要數(shù)控銑削加工，這些平面裝配使用過(guò)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(wú)圓角，需用平刀加工，平刀加工時(shí)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(shù)控加工是控制模具質(zhì)量的另一關(guān)鍵。由于紫銅良好的導(dǎo)電性和易加工性，在電火花加工時(shí)電極本身產(chǎn)生的熱量較小，損耗也相對(duì)較低，設(shè)計(jì)時(shí)電極材料選用紫銅。考慮到電極的加工效率，上、下鑲塊電極的設(shè)計(jì)為一模兩件（見(jiàn)圖4），設(shè)計(jì)時(shí)電極尺寸的控制較為嚴(yán)格，考慮刀具補(bǔ)償后的尺寸公差為±0.01mm，電極的表面粗糙度有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，必須達(dá)到后道工序電脈沖的要求。

圖4 下鑲塊電極

外殼模具數(shù)控加工

（1）為縮短產(chǎn)品的交付時(shí)間和綜合競(jìng)爭(zhēng)力，模具上主要零件的精加工全部安排在數(shù)控加工中心上完成，模具上鑲塊有多個(gè)平面需要數(shù)控精加工到位，所有尺寸和形位公差要求在工藝范圍內(nèi)，編程與操作過(guò)程中任何細(xì)小的錯(cuò)誤和尺寸超差都可能導(dǎo)致整個(gè)鑲塊的報(bào)廢，編程和操作時(shí)應(yīng)基準(zhǔn)統(tǒng)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(shí)也應(yīng)留少許余量，檢查各面粗糙度、平整度、側(cè)面垂直度，均符合要求后才能加工到位，編程設(shè)定各參數(shù)后進(jìn)行刀具軌跡模擬，在確定各程序準(zhǔn)確無(wú)誤后進(jìn)行后置處理，以生成數(shù)控加工機(jī)床識(shí)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?shù)綌?shù)控機(jī)床，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行試運(yùn)行，試運(yùn)行后進(jìn)行加工，加工完畢后用影像顯微觀測(cè)器在線(xiàn)檢測(cè)圖樣上尺寸。影像顯微觀測(cè)器能檢測(cè)常規(guī)量具不能檢測(cè)的尺寸，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工中存在的問(wèn)題，并且測(cè)量精度在0.01mm以?xún)?nèi)，用影像顯微觀測(cè)器在線(xiàn)檢測(cè)工件應(yīng)貫穿整個(gè)加工過(guò)程，原來(lái)由于刀具磨損等原因造成的加工誤差，在工件送檢后才發(fā)現(xiàn)，返修時(shí)工件兩次裝夾形成積累誤差而造成報(bào)廢。

圖5 下鑲塊電極局部

（2）產(chǎn)品從最初設(shè)計(jì)到最后交付，中間需經(jīng)過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)，為了提高模具制造效率，推行一體化模具設(shè)計(jì)制造流程，即實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)制造流程協(xié)同作業(yè)，公司內(nèi)從設(shè)計(jì)到制造所有環(huán)節(jié)的CAD文件傳輸均是三維幾何造型設(shè)計(jì)的實(shí)體模型，數(shù)控加工時(shí)三維實(shí)體模型由外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入，編程人員參照?qǐng)D樣尺寸及公差選擇合適刀具，然后確定走刀路徑、切削參數(shù)，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(shí)考慮電極（見(jiàn)圖5）各轉(zhuǎn)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(shí)產(chǎn)生的尺寸不同，應(yīng)分別給予刀具參數(shù)值，加工前對(duì)兩種精加工刀具長(zhǎng)度進(jìn)行校準(zhǔn)。由于刀具裝夾在刀柄中存在誤差，會(huì)引起機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)刀具晃動(dòng)，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(cè)量刀具旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的直徑，編程刀具參數(shù)選用刀具旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的測(cè)量參數(shù)，加工后用影像顯微觀測(cè)器在線(xiàn)檢測(cè)圖樣上各尺寸，達(dá)到及時(shí)更新各尺寸，最后加工出符合要求的電極。

結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，消費(fèi)性電子商品市場(chǎng)發(fā)展迅猛，人們對(duì)新產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，新產(chǎn)品的更新速度越來(lái)越快，性能優(yōu)異的手機(jī)電池既符合國(guó)家環(huán)保產(chǎn)業(yè)的要求，又符合消費(fèi)者引領(lǐng)時(shí)尚潮流的需求。本文中電池外殼模具的數(shù)控加工工藝顯示，在具備先進(jìn)機(jī)床和高檔刀具的同時(shí)合理的加工工藝和先進(jìn)的在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備具有同樣的重要性，在精密零件的加工過(guò)程中，任何細(xì)小的因素都會(huì)造成零件的超差甚至報(bào)廢，只有通過(guò)對(duì)模具加工的工藝分析，對(duì)加工工藝不斷改進(jìn)，才能制造出符合要求的產(chǎn)品。本文對(duì)電池外殼模具數(shù)控加工的工藝分析及改進(jìn)，對(duì)同類(lèi)數(shù)控加工有一定的參考作用。