相機鏡筒精密模具設計

相機鏡筒精密模具設計

模具越來越精密目前，日本和韓國的數(shù)字電子產(chǎn)品市場主導地位。特別是，日本的相機、手機、筆記本和其他產(chǎn)品功能越來越強，外觀越來越精致，尺寸越來越薄，產(chǎn)品塑料也越來越復雜和精致。由于產(chǎn)品尺寸的精度和形狀的差異，應要求產(chǎn)品尺寸的謙遜級別。這就要求塑料零件的精度。從設計、零件加工和安裝的整個過程要打破傳統(tǒng)做法，滿足產(chǎn)品技術的要求。下面以數(shù)碼相機鏡筒膠件為案例,分析日企精密模具技術狀態(tài)。1碳柱、模具設計應用,一般可符合以下兩種主要要求數(shù)碼相機鏡筒采用PC材料,零件壁薄,壁內設有螺紋槽,注塑成型后鏡筒膠件外徑要求尺寸誤差在0.005毫米之內,而且要求鏡筒圓柱度控制在0.01毫米之內,鏡筒薄厚相差在0.01毫米之內。(附圖1)1技術難點:鏡筒內壁四周有凹槽和筋骨,模具型芯需要四周內側抽芯;鏡筒外徑尺寸及圓柱度精度要求很高,并且對膠件壁厚均勻度要求嚴格。這是鏡筒模具設計之難處。2螺母結構2.1模具設計滑塊與型芯座的配合根據(jù)鏡筒膠件結構分析,模具采用一模兩腔,點狀進料口進料,三板模具。由于產(chǎn)品內壁四周有凹槽和筋骨,所以型芯采用型芯座和六個內側型芯滑塊組成,這是此套模具核心部分,也是難度最大技術要求最高的部件。(附圖2)一般模具設計內側滑塊時,留下足夠的滑行空間即可。而鏡筒膠件要求型芯設計有六個內側型芯滑塊,在模具動作過程中,六個型芯滑塊一起向中心滑動,產(chǎn)生脫模空間,從而可以將膠件從型芯上頂出。為了實現(xiàn)此動作,在進行模具設計時,型芯滑塊和型芯座采用燕尾槽結構滑動配合,配合間隙要求在0.5微米之內,從而保證膠件成型尺寸精度。(附圖3)另一方面,模具動作時六個型芯滑塊同時向中心滑行,相鄰的滑塊之間就會發(fā)生擠碰,滑塊無法運動,所以在進行模具設計時,將六個型芯滑塊分為兩大組,兩組滑塊滑行角度相差三度,形成滑塊運動水平距離差,兩個滑塊之間留下運動空間,最終保證六個滑塊能夠一起向中心滑行,實現(xiàn)脫模頂出工件動作。2.2動定模模板精密模具設計一般注塑模具設計采用標準模架,由于模架導柱和導套配合采用間隙配合,在注塑過程中,導柱和導套之間由于摩擦引起磨損,導致導柱導套配合間隙增加,所以在模具設計時,在定動模板上設置精密定位塊,以減少定模和動模合模時中心位置度偏差,盡可能保證型腔和型芯中心吻合。這種常規(guī)設計限定了動定模板需單獨銑削加工,再嵌入型腔和型芯模仁,但無法保證動定模合模時型腔和型芯中心精密吻合。對于精密模具設計而言,根本無法確保塑膠件的壁厚誤差控制在0.01毫米之內。因此精密模具設計時采用以下三要素:(1)動定模模板設置精密定位塊;(2)動定模模板采用通框結構,加工時兩板合拼,精密定位塊定位,采用慢走絲線切割加工,從而保證上下框孔尺寸一致;(3)以動定模模板框孔兩邊為設計加工裝配基準,型腔型芯模仁也以兩側邊為設計加工裝配基準,在模仁另外兩側邊嵌入方條,從而達到型腔和型芯精密吻合,滿足同心度要求,確保塑膠件壁厚均勻一致性。(附圖4)3加工工藝設計六件型芯滑塊和型芯座采用材料是DC53,DC53是冷作模具鋼,多運用于精密模具領域,在高溫(520-530℃)回火后可達60-63HRC高硬度,強度和耐磨性較好。六件型芯滑塊壁薄、剛度低,如何保證六件滑塊與型芯座組裝后尺寸精度、形位公差等在微米等級,加工工藝設計是關鍵。型芯組件六件型芯滑塊和型芯座的加工工藝設計如下:第一步數(shù)控車:數(shù)控車削加工圓棒三件,其中兩件尺寸一致;第二步線切割:一件圓棒用于切割型芯座;另外兩件圓棒分別切割兩組(六件)型芯滑塊;第三步磨削配合:雖然慢走絲切割加工件尺寸精度較高表面粗糙度較小,加工精度可達0.005mm,粗糙度為Ra2.5～1.25μm。但作為精密模具零件加工,工件仍需要磨削加工,以防止工件在使用過程中表面磨損影響尺寸精度穩(wěn)定。所以采用工具磨床磨削型芯座及滑塊燕尾槽,并進行精密研磨,將型芯座和型芯滑塊配合間隙控制在0.5微米之內。第四步數(shù)控車銑:將型芯滑塊及型芯座研磨配合好后,并用工藝螺釘將組件擰緊,將其固定在專用治具上,采用數(shù)控車削精密加工,保證型芯組裝后圓柱度,再采用五軸數(shù)控加工中心進行整體外圍形狀精密加工;(附圖5)第五步電火花成型:將上步加工好的工件及治具一起豎立放置在精密電火花機床上,采用六個電極,從不同方向側向電蝕工件,其縮放量為0.005毫米。完成型芯最終尺寸。(附圖6)4檢測精度第一步尺寸檢查:小型精密復雜的零件生產(chǎn)周期長,工藝復雜,因此,要加強工序檢驗控制,防止廢品的產(chǎn)生。對于精密復雜零件采用專用測量,目前日企一般采用顯微鏡光學投影儀、三坐標測量儀等對零件尺寸精度、位置度、圓柱度等項目進行測量。第二步毛刺修理:在機械加工過程中,不可避免產(chǎn)生毛刺,對于精密模具裝配而言毛刺會影響模具裝配精度,因此需要在放大鏡下用油石去除毛刺。第三部消除累計誤差:雖然對于每個零件尺寸加工精度都進行嚴格控制,但是由于零件加工細小誤差以及零件的形位誤差等,最終會產(chǎn)生微小的累積誤差。對于精密模具而言仍需要消除,在累積誤差消除過程中,要分析出尺寸鏈形成,抓住可調尺寸和不可調尺寸,從而消除累積誤差,達到產(chǎn)品技術要求。5精密零件加工工藝設計對于數(shù)碼產(chǎn)品中精密膠件模具設計,日企已形成一套精密模具設計理念,制訂了精密模具設計系列案例;在模具零件加工方面,日企除了擁有系列先進的加工檢測設備數(shù)控車床、五軸加工中心、慢走絲切割機、精密電火花成型機、精密工具磨床、精密測量設備等,企業(yè)綜合考慮產(chǎn)品技術要求及企業(yè)技術能力即加工設備、技術人員