浅析精密电子电器模具加工工艺技术

摘要：

电视机、电脑、手机等电子电器精密模具加工工艺技术对于电子电器的产品质量影响较大。本文主要介绍模具设计、制造、检验等环节所采取的技术工艺手段，确保模具质量，从而确保电子电器产品的质量。

1.前言

运用现代信息技术改造传统模具生产加工工艺技术，建立高起点、高水平的CAD/CAPP/CAM/CAE+DNC分析系统及网络、数据库支撑分析系统，使生产工艺、制造、管理自动化连贯进行。对于复杂、精密的电子电器模具，采用CAE/CAPP技术把从手工制作转变到数控编程上来，缩短生产准备时间。实型的数控化生产直接得利于实体设计和熟练掌握CAD/CAM/CAE/CAPP技术，利用计算机及相关软硬件设备，完成的工艺设计、为后序的精细加工带来极大的方便。

2.技术方案

2.1模具设计

运用IJG三维造型软件进行模具实体设计，生成二维工程图，然后结合CAPP技术，分析设计过程中各环节可能存在的缺陷或不足，有效地避免了后续的加工报废现象。

2.2模具加工

复杂精密电子电器的淬火钢模具，关键工艺主要体现在CNC加工工艺、热处理工艺及检验等。

2.1.1高速切削数控加工工艺

模具构造面加工依靠数控加工设备编程后一次性加工完成。实体设计为模具的构造面数控编程带来了可能，提高了效率，减少了失误。

为了确保整个加工，除了具备实体设计外，还需要确保诸如：自动对刀、刀具管理、加工参数、编程经验条件，否则，构造面的编程加工是不可能的。

（1）高速切削加工的特点

1）提高加工效率。高速切削不仅转速高、进给快，切除单位余量的能量少，提高了能源和设备的利用率，而且粗、半精加工、精加工可在一台机床上一次完成。

2）加工精度高。高速切削加工避免了多次装夹造成的累计安装误差，提高了模具的加工精度。

3）加工变形小。高速切削产生的热量还来不及传给工件就被切屑带走，传给工件的热量极少，工件的热变形很小。

4）可加工材料硬度高，可获得较高的表面质量。高速切削加工进给量小，可加工淬硬钢硬度可达60HRC左右。成品表面粗糙度低于Ra0.6 um，取得以铣代磨的加工效果。

（2）模具高速切削加工工艺及策略

由于模具加工的特殊性以及高速加工技术的自身特点，对模具高速加工的相关技术及工艺系统（加工机床、数控系统、刀具等）提出了更高的要求。

1）粗加工

模具粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率，并为半精加工准备工件的几何轮廓。由于在切削过程中因切削层金属面积发生变化，导致刀具承受的载荷发生改变，使切削过程不稳定，刀具磨损速度不均匀，加工表面质量下降。

通过采用IJG三维设计加工软件来调整以下加工参数确保切削条件恒定，从而获得良好的加工质量。

2）半精加工

模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整，表面精加工余量均匀，这对于工具钢模具尤为重要，因为它将影响精加工时刀具切削层面积的变化及刀具载荷的变化。

采用IJG三维软件进行过程优化：粗加工后轮廓的计算、最大剩余加工余量的计算、最大允许加工余量的确定、对剩余加工余量大于最大允许加工余量的型面分区以及半精加工时刀心轨迹的计算等，并根据剩余加工余量的大小及分布情况采用合理的半精加工策略。

3）精加工

模具的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点，而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。对于由多个曲面组合而成的复杂曲面加工，应尽可能在一个工序中进行连续加工，而不是对各个曲面分别进行加工，以减少抬刀、下刀的次数。然而由于加工中表面斜率的变化，如果只定义加工的侧吃刀量，就可能造成在斜率不同的表面上实际步距不均匀，从而影响加工质量。

IJG三维软件在定义侧吃刀量的同时，再定义加工表面残留面积高度等步距加工方式，可保证走刀路径间均匀的侧吃刀量，而不受表面斜率及曲率的限制，保证刀具在切削过程中始终承受均匀的载荷，保持切削过程的平稳性。

4）进给速度的优化

在半精加工过程中，当切削层面积大时降低进给速度，而切削层面积小时增大进给速度。应用进给速度的优化调整可使切削过程平稳，提高加工表面质量。

切削面积的大小完全由UG软件自动计算，进给速度的调整可由用户根据加工要求来设置。

2.1.2热处理工艺

建议采用真空淬火、激光淬火的热处理工艺，可以有效防止模具变形。

2.1.3模具检验

依靠UG三维设计与CAPP工艺软件制定的质量要求，并充分结合加工设备的特性与特点，确保每个工序的质量完全控制在精度范围内，执行工序检验，效果好，效率高。

3.工艺先进性和特点

计算机技术应用的发展，使模具生产已从依赖人的技能转向数控化的自动、半自动化生产，生产周期大大缩短。引进三维设计软件应用在精密电子电器模具新产品造型设计和制造，不但加快设计开发进程，而且提高了设计质量。模具制造前利用CAE技术，在电脑上可以实现对制件整个成形过程进行类比分析，准确预测制品中的应力分布，分子和纤维数向分布及变形等情况，以便及早发现问题，及时修正。对模具型面采用真空淬火、激光淬火，防止模具变形。

4.装备保证

为了适合精密模具加工车间多品种、小批量生产的需求，满足柔性加工能力、变换产品适应能力强的需求特点，装备的配置上也需要下一定的功夫。

引进自动化高精设备的加工中心，加工精度必须满足：定位精度达±0.003mm；重复定位精度为±0.002mm；回转分度精度±5″；回转分度重复定位精度±2″；对孔系加工的尺寸精度可稳定地在5～6级精度。检验设备需求精密数控三座标测量仪，其功能强、精度高，可与CAD/CAM系统联机，特别适合于研发电子电器模具部件应用和检测零部件成品用。

5.结语

广泛应用计算机技术是模具制造技术发展的重点。实体设计加上数控编程，取代了人工实型制作和机床操作。精细模面设计和精细数控编程大大减少了钳修，高精度加工取消了模具的研磨、修配。计算机技术应用的发展，使模具生产已从依赖人的技能转向数控化的自动、半自动化生产，模具质量有了极大的提高，生产周期也大大缩短。

采用CAD/CAM技术的加工工艺，不但提高了加工效率，并使产品合格率达99.5%以上。采用以上工艺方法，模具质量可以达到如下指标：

（1）型腔精度：0.005～0.015mm；

（2）型腔表面粗糙度：Ra0.10～0.05 um；

（3）非淬火钢模具使用寿命：10～60万次，淬火钢：60～120万次。