相机镜筒精密模具设计

相机镜筒精密模具设计

模具越来越精密目前，日本和韩国的数字电子产品市场主导地位。特别是，日本的相机、手机、笔记本和其他产品功能越来越强，外观越来越精致，尺寸越来越薄，产品塑料也越来越复杂和精致。由于产品尺寸的精度和形状的差异，应要求产品尺寸的谦逊级别。这就要求塑料零件的精度。从设计、零件加工和安装的整个过程要打破传统做法，满足产品技术的要求。下面以数码相机镜筒胶件为案例,分析日企精密模具技术状态。1碳柱、模具设计应用,一般可符合以下两种主要要求数码相机镜筒采用PC材料,零件壁薄,壁内设有螺纹槽,注塑成型后镜筒胶件外径要求尺寸误差在0.005毫米之内,而且要求镜筒圆柱度控制在0.01毫米之内,镜筒薄厚相差在0.01毫米之内。(附图1)1技术难点:镜筒内壁四周有凹槽和筋骨,模具型芯需要四周内侧抽芯;镜筒外径尺寸及圆柱度精度要求很高,并且对胶件壁厚均匀度要求严格。这是镜筒模具设计之难处。2螺母结构2.1模具设计滑块与型芯座的配合根据镜筒胶件结构分析,模具采用一模两腔,点状进料口进料,三板模具。由于产品内壁四周有凹槽和筋骨,所以型芯采用型芯座和六个内侧型芯滑块组成,这是此套模具核心部分,也是难度最大技术要求最高的部件。(附图2)一般模具设计内侧滑块时,留下足够的滑行空间即可。而镜筒胶件要求型芯设计有六个内侧型芯滑块,在模具动作过程中,六个型芯滑块一起向中心滑动,产生脱模空间,从而可以将胶件从型芯上顶出。为了实现此动作,在进行模具设计时,型芯滑块和型芯座采用燕尾槽结构滑动配合,配合间隙要求在0.5微米之内,从而保证胶件成型尺寸精度。(附图3)另一方面,模具动作时六个型芯滑块同时向中心滑行,相邻的滑块之间就会发生挤碰,滑块无法运动,所以在进行模具设计时,将六个型芯滑块分为两大组,两组滑块滑行角度相差三度,形成滑块运动水平距离差,两个滑块之间留下运动空间,最终保证六个滑块能够一起向中心滑行,实现脱模顶出工件动作。2.2动定模模板精密模具设计一般注塑模具设计采用标准模架,由于模架导柱和导套配合采用间隙配合,在注塑过程中,导柱和导套之间由于摩擦引起磨损,导致导柱导套配合间隙增加,所以在模具设计时,在定动模板上设置精密定位块,以减少定模和动模合模时中心位置度偏差,尽可能保证型腔和型芯中心吻合。这种常规设计限定了动定模板需单独铣削加工,再嵌入型腔和型芯模仁,但无法保证动定模合模时型腔和型芯中心精密吻合。对于精密模具设计而言,根本无法确保塑胶件的壁厚误差控制在0.01毫米之内。因此精密模具设计时采用以下三要素:(1)动定模模板设置精密定位块;(2)动定模模板采用通框结构,加工时两板合拼,精密定位块定位,采用慢走丝线切割加工,从而保证上下框孔尺寸一致;(3)以动定模模板框孔两边为设计加工装配基准,型腔型芯模仁也以两侧边为设计加工装配基准,在模仁另外两侧边嵌入方条,从而达到型腔和型芯精密吻合,满足同心度要求,确保塑胶件壁厚均匀一致性。(附图4)3加工工艺设计六件型芯滑块和型芯座采用材料是DC53,DC53是冷作模具钢,多运用于精密模具领域,在高温(520-530℃)回火后可达60-63HRC高硬度,强度和耐磨性较好。六件型芯滑块壁薄、刚度低,如何保证六件滑块与型芯座组装后尺寸精度、形位公差等在微米等级,加工工艺设计是关键。型芯组件六件型芯滑块和型芯座的加工工艺设计如下:第一步数控车:数控车削加工圆棒三件,其中两件尺寸一致;第二步线切割:一件圆棒用于切割型芯座;另外两件圆棒分别切割两组(六件)型芯滑块;第三步磨削配合:虽然慢走丝切割加工件尺寸精度较高表面粗糙度较小,加工精度可达0.005mm,粗糙度为Ra2.5～1.25μm。但作为精密模具零件加工,工件仍需要磨削加工,以防止工件在使用过程中表面磨损影响尺寸精度稳定。所以采用工具磨床磨削型芯座及滑块燕尾槽,并进行精密研磨,将型芯座和型芯滑块配合间隙控制在0.5微米之内。第四步数控车铣:将型芯滑块及型芯座研磨配合好后,并用工艺螺钉将组件拧紧,将其固定在专用治具上,采用数控车削精密加工,保证型芯组装后圆柱度,再采用五轴数控加工中心进行整体外围形状精密加工;(附图5)第五步电火花成型:将上步加工好的工件及治具一起竖立放置在精密电火花机床上,采用六个电极,从不同方向侧向电蚀工件,其缩放量为0.005毫米。完成型芯最终尺寸。(附图6)4检测精度第一步尺寸检查:小型精密复杂的零件生产周期长,工艺复杂,因此,要加强工序检验控制,防止废品的产生。对于精密复杂零件采用专用测量,目前日企一般采用显微镜光学投影仪、三坐标测量仪等对零件尺寸精度、位置度、圆柱度等项目进行测量。第二步毛刺修理:在机械加工过程中,不可避免产生毛刺,对于精密模具装配而言毛刺会影响模具装配精度,因此需要在放大镜下用油石去除毛刺。第三部消除累计误差:虽然对于每个零件尺寸加工精度都进行严格控制,但是由于零件加工细小误差以及零件的形位误差等,最终会产生微小的累积误差。对于精密模具而言仍需要消除,在累积误差消除过程中,要分析出尺寸链形成,抓住可调尺寸和不可调尺寸,从而消除累积误差,达到产品技术要求。5精密零件加工工艺设计对于数码产品中精密胶件模具设计,日企已形成一套精密模具设计理念,制订了精密模具设计系列案例;在模具零件加工方面,日企除了拥有系列先进的加工检测设备数控车床、五轴加工中心、慢走丝切割机、精密电火花成型机、精密工具磨床、精密测量设备等,企业综合考虑产品技术要求及企业技术能力即加工设备、技术人员