MJC02-047@硅胶(RB)手机按键模具分析与制作
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机械毕业设计全套
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MJC02-047@硅胶(RB)手机按键模具分析与制作,机械毕业设计全套
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6.3 公模型腔 nts 图 3.3 批量生产模板布局 nts 3.2 弹性臂结构 nts B:合模结构图 A:分模结构图 图 3.1 模具整体结构 nts 4.1 模板装夹主视图 4.1 模板装夹俯视图 nts 图 3.2 模面结构 nts 4.2产品型腔 nts 图 4.3 母模板整体结构 nts 图 3.1 硅胶弹性曲线 nts 南通纺织职业技术学院 毕业论文开题报告书 2005-2006 学年 机电系数控技术应用专业 学号： 03243209 姓名：付玉龙 专业：数控技术应用 企业导师：朱朝文 学校导师：李智明 开题日期： 06.3.18 填表日期 2006 年 5 月 26 日 nts 毕业论文题目 硅胶 (RB)手机按键模具分析与制作 毕业设计（论文）的内容和要求 一、设计的内容： （ 1） 产品图分析 ,研究产品的性能要求 （ 2） 依据产品图，分析产品模具，确定工艺流程 （ 3） 介绍了产品的弹性曲线及弹性臂结构 （ 4） 依据工艺要求，确定合理的加工参数，对 G53+-RB（ Y）硅胶模具进行制作 二、要求： 通过实践与大量搜集、阅读资料相结合，掌握好基本原理后，弄清楚产品性能、模具制作工艺的确定，合理加工参数的选择，并最终通过实际操作，验证工艺方案的正确性，掌握硅胶模具制作的步骤、要领。 课题的研究思路和方法、工作方案 工作方案： 1. 搜集资料 2. 整理资料 3. 了解并分析模具结构、加工工艺 4. 分析产品弹性曲线、弹性臂结构 5. 合理加工参数的选择和制作 G53+-RB（ Y）硅胶模具 nts 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备注 06.3.13 06.3.23 06.4.10 06.4.20 06.5.8 06.5.17 调查搜集资料 整理资料 了解并参加模具制作的整个流程，熟悉工艺的确定，合理加工参数的选择 拟订文稿 完成初稿 初稿审核 其它 参考文献： 塑料模设计手册 机械工业出版社 2002 年 1 月第 2 版 实用模具技术手册 机械工业出版社 2003 年 3 月第 1 版 模具制造手册 机械工业出版社 2003 年 8 月第 2 版 nts 1 硅胶 (RB)手机按键模具分析与制作 摘 要 作为传统按键制作中的硅胶手机按键的制作，其产品的性能特性取决于产品本身的弹性系数及缩水率。合理地控制好这两项指标是决定产品质量优劣及使用寿命的关键性因数。本文针对这两项性能指标，通过对产品图纸的结构分析，从排刀方法、参数选择、工序安排等方面详细地说明了硅胶模具制作的整个流程，从而确定了硅胶手机按键模具的制作工艺。通过对 G53+-RB(Y) 硅胶模模具的实际制作，验证了工艺的合理性、正确性。 关键词 硅胶、手机按键、结构认识、制作。 1 概 述 随着电 子、声讯、数码产品的迅猛发展，按键已作为人类生活中时刻必定会接触到的产品。硅胶按键作为按键行业中的一种产品，以其材料的抗氧化性能好、耐磨性好、弹性系数高、使用寿命长、价格低廉等优点，以被广泛用于日常的电器设备中。 通讯业日益蓬勃发展的今天，手机作为移动通讯设备已成为人们每天形影不离的产品。手机按键作为手机主体的一部分，其类型分为两种：一种是 P+R 产品，即塑料按键与硅胶按键的粘合体，另一种是 RB 产品，即纯硅胶按键。这两种产品在本质与结构上有着很大的差异。前者为混合粘贴体，性能与质量的要求更高，工艺处理十分复杂 。 P+R 按键，从模具结构上，它由塑料模和硅胶模共同打出的产品粘合而成。其中塑料模又分为 PC模，即数字键模， DB 模，即接听、挂断和选择键的双色混合模和方向键（或称导航键）模。塑料模中设有流道，用通用固定模架固定模具产品镶块。纯塑料颗粒在注塑机内经高温熔化成液体，由注塑机的注塑头给定压力通过流道注射入模具型腔内，吹气冷却成型便成产品。 P+R 按键对其质量要求非常高，这种产品的透明度要求要高于纯硅胶 RB 产品，且 R 产品的弹性系数测试要比 RB 产品高，这些都是由 P+R 按键的结构形态所决定的。 本篇论文所介绍的是常规硅胶手 机按键的第二种形态： RB纯硅胶按键。对于这类按键，虽说没有 P+R 按键中的 R 产品要求那么高，但其产品最终的弹性系数测试与控制好产品的缩水率是决定产品质量的关键性因素。对于该类 RB 产品，依据不同手机类型的要求，首先对照产品图纸，对产品的结构进行分析，从结构参数处入手，从而计算出产品的弹性系数。弹性系nts 2 数确定后还需依据弹性系数要求对产品的结构进行再次分析与布局，确定所需加工模具的材料性能和规格要求，之后 CAM 依据产品各个性能方面的要求，确定加工工艺的方法及编制出 CNC 加工程序， CNC 技术人员依据 CAM所制定出的加工 工艺及程序，依据实际的加工操作要求作适当的调整，最终将模具制造出来。此时的模具也只是粗模，不能打出合格的产品来，因为 CNC 部用铣刀制造出来模具，表面要求是达不到产品要求的，且刀痕太重使产品严重粘模，导致缩水率提高，使产品报废，此时的模具必须经过EDM 的细火花纹放电及抛光等表面光滑度的处理，这样才能将模具送于生产线进行制造，此时制造出的产品也只能称之为样品。因为此时的模具制造出来的产品还需进行弹性系数的测试，并察看产品的缩水情况。这些工作统称为试模。若试模成功后，生产线便可进行大批大量的产品生产。若试模后，产 品达不到规定参数的要求，就必须依据规定的要求重新确定加工制作的工艺，修改模具的缺陷，最终将合格的产品制造出来。 本篇论文着重讨论了对硅胶手机按键从结构的认识、分析产品结构特点，到对硅胶模具加工工艺的制定、编程及制作成型，最终通过产品模具将硅胶手机按键制作出来。该篇论文从结构形式上共分为六大章节，第一章概述部分，从总体上阐述了产品制作的背景及产品加工流程的介绍，分析了产品从图纸分析到摸具结构的确定再到最终产品的成型进行了大致的论述，第二章对产品的结构图进行了性能的分析，重点强调了产品的两大性能：产品的弹性系数 及缩水率，第三章对模具的结构进行了分析，通过模具公模与母模结构的布局、规格及依据产品的性能确定制作产品的加工工序，第四章对产品的重要技术性能进行了阐述，通过对产品弹性系数曲线图的认识、弹性臂结构的了解及弹性臂结构对弹性的影响，从而把握了制作产品的重要因素，对确定产品的加工工艺及工序起到了关键性的作用，第五章对就产品的各项性能及加工工艺的要求对模具的制作进行了论述，特别是对产品从模具制作出的半成品到最终的成品的后期制作的特殊工艺上进行了必要的阐述，第六章通过对 G53+-RB(Y) 硅胶模模具的制作，详细地讲述 了公模与母模的制作，包括对合理的结构制作、合理的排刀加工、合理的加工参数的设置及加工的每道工序，进行合理的论述与确定。 nts 3 2 硅胶模具结构分析 2.1 产品图分析 在收到客户的产品图后，我们要对其性能方面进行分析，硅胶产品最主要的是弹性性能方面的要求，具体如下： (1) 分析客户图形文件，注意产品结构 公差的合理性及重要的尺寸要求。 (2) 分析弹性范围是否合理，注意回弹、感觉要求。 (3) 分析需要制作模具材料，硬度的要求。根据不同的材料硬度、产品大小、产品厚度，取缩水率。 (4) 分析产品所需置具的种类种类，如有喷漆要求设计时要减轻喷漆厚度，加工制作时要留有喷漆所需余量。 (5) 分析片数要求是否合理，并依据产品对片数的要求确定模具板面的结构及规格尺寸，确定工艺的加工范围。 (6) 分析片号、标记是否有指定要求。 (7) 分析模具的结构是否要倒盖、三层板等等。 (8) 分析客户有无特殊要求，如 KT 模等 等。 2.2 确定工艺流程 (1) 根据客户对产品弹性方面及产品厚度方面的要求，合理地选择制作模具的材料，对弹性臂弹性要求较高的，必须要选择 YK30 材料进行加工，减小产品的粘模及缩水率。 (2) 设计科人员在接到客户产品图要求后， CAD 人员在进行详细图形绘制时，应将重要尺寸用红颜色实线标致出来， CAM 人员在进行数控程序编制时，对 CAD 人员绘制的重要尺寸部位的产品轮廓，视具体情况，用 UG软件编制高速、高进给、微量层层环行切削，保证模具表面的加工质量。 (3) CNC 操作人员在进行模具加工时，产品弹性要求高的 部位（如按键的黑粒），要求对其程序进行分刀切削加工，即旧铣刀粗跑该部位外形并留稍许余量，必须用新铣刀重新精跑该部位尺寸且必须打飘刀，每加工完一道重要尺寸部位都要求对照产品结构尺寸方面的要求进行尺寸的自检，且最多允许的偏差范围在 0.015mm。 (4) 模具送往 EDM 处时， EDM 处依据图纸要求，对其模具重要尺寸轮廓表面必须进行细火花纹高频慢放电加工，消除 CNC 制作出模具后表面上nts 4 留下的刀痕，并将余量降至最小给抛光处。 (5) 抛光处对 EDM 处经放电处理后的模面，进行超声波镜面加工及产品模具表面的清角工作，保证 模具表面的光滑度，降低粘模的程度。 (6) 生产线要经常性地用专用模具清洁剂对模具表面进行定期的清洗、保养，降低由于外在的因素（如氧化造成的模面的腐蚀等）对模面造成的损伤，保证模面质量，提高模具的利用率，延长模具的使用寿命，降低成本。 2.3 硅胶模具结构分析 硅胶按键产品模具，从结构类型上可分为公模和母模。如图 3.1 所示，其中 A 图为两模板分模时的结构， B 图为两模板合模后的结构。在总体的结构上，两模板的大小、重量及材料的性能必须一致，且合模后必须保证母模朝上，这样保证了分模后，产品能与公模彻底的分离，并轻 微地粘在母模上，取下产品时十分轻松、方便。 A 分模结构图 B 合模结构图 图 3.1 模具整体结构 2.4 产品结构在模板上的分布 手机按键大体从轮廓上分为上下两面，上表面一般以产品 KEY 的外形尺寸、厚度及周边尺寸为主要轮廓定型内容，下表面一般以产品与导电基接触的黑粒、弹性臂为重要轮廓定型内容，也是产品的主要性能部位。 母模是制作产品上表面的重要结构部分，其依据产品的要求，大体上加工的内容有： 产品厚度、 key、 柄、侧撕边、连片等。 公模则 是制作产品下表面的重要结 构部分，其依据产品的要求，大体nts 5 上加工的内容有： 公模 key、 黑粒 、侧 撕边 、 溢料面 、 溢料槽 、 cav 号、MT 标记、空气槽等。 键帽硅胶底产品如果厚度较薄， KEY 高较低，溢料槽则为 R1.5,宽度3mm,深度 1.5mm。 模面上的部分结构如图 3.2 所示 2.5 批量生产中模具结构面上的布局 硅胶模一般包括公模和母模 ,公、母模的区分应以基准孔在模板上的方位来区分 ， 模具基准孔 ： 母模永远在左边 ,公模永远在右边 ,200200 在中间 ,一般来说公模在下、母模在上。 对产品间距离的要求 ： 片与片之间 35mm,区域与区域之间 2832mm。 公模与母模之间在合模时的配合是通过母模的四个导柱与公模的四个导套，两者间通过间隙配合的，其四个导柱与四个导套的规格大小是一致的，分别有： 20 mm、 20.5 mm 与 21 mm 这三种类型。 批量生产模板板面布局如图 3.3 所示 图 3.2 模面结构 nts 6 图 3.3 批量生产模板布局 2.6 产品收缩率对模具结构的影响 以 KE951 材料为例，对于不同规格大小的模板，如正方形的模板规格在 0 150mm 时，其对产品的收缩率为 1.033/1.034，同样地，产品的收缩率对产品的 连片厚度及产品模板材料方面的硬度也有要求，如产品的连片厚度在 t 1mm时，其产品的收缩率为 1.035，模板材料的硬度在 n 50jis时，其产品的收缩率为 1.035。 nts 7 硅胶模具产品收缩率对模具其他方面的影响如下表所示： SHRINKAGE FACTOR BORDER SHRINKAGE Length 0 150mm 150mm300mm 300mm 1.033/1.034 1.034 1.036 Thic kness t 1mm t=1mm t 1mm 1.035 1.034 1.033/1.034 Hardness n 50jis n=50jis n 50jis 1.035 1.034 1.033/1.034 KEY SHRINKAGE Hardness n 50jis n 50jis n 50jis 1.032 1.031 1.028/1.029 Dameter 12mm 12mm25mm 25mm 1.031 1.025 Remark: Material :KE951 0.1 mm exc ess must be milled dow n betw een drain and border tearing on the male mould. 2.7 特殊工艺对模具的要求 有喷漆要求的硅胶产品，模具整个设计过程都按零线操作， EDM 资料电极图形中标明产品需喷漆，尺寸单边扣 0.03 mm 喷漆厚度，放电深度扣nts 8 0.05 mm。有弹性要求的弹性规格减 30 克。 硅胶产品有要求喷 PU，如有弹性要求弹性规格减 20 克。 对于硅胶产品表面需要镭射雕刻数字、字符、图案等内容的，在喷漆、喷涂 PU 前应先将数字、字符、图案等内 容用镭射机雕刻在硅胶产品的表面上，深度约 0.1mm，然后进行喷漆、喷涂 PU，最后再次进行镭射机雕刻原来的数字、字符、图案等，这样使产品表面加工出来的数字、字符、图案等内容不易被磨损掉，提高产品的使用寿命。 需要镭射雕刻硅胶产品表面工艺的，在产品装于镭射机工作台上时，由于是批量的流程式加工，所以在此基础上，依据不同产品的类型和结构要求，需另增开设一套“置具模”。置具模，顾名思义，便是放置产品的模具，用于为其他工艺加工设备服务的。按照其他加工方法的不同，其类型大致分为：表面印刷置具、粘贴置具、镭射切割置具、真空 吸气置具等。由于该篇论文所涉及到的模具工艺、产品表面要求，都未有此两项特殊工艺的要求。为对该篇论文的完美性，特在此作为一般的认识、了解。 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 9 3 硅胶弹性曲线和弹性臂结构 3.1 硅胶弹性曲线 硅胶弹性曲线是反映产品质量优劣的重要性指标，也是反映产品使用寿命的重要性指标。合理地控制好弹性系数，符合客户对产品性能方面的要求，将大大地提高产品的使用性能，从而缩小废品率，降低产品的生产成本。 模具制作出来后所打出的第一批产品，都要首先进行弹性力的测试，测试弹性臂在经过多次受压后是否变形，弹性力能否达到客户的要求 ，第一批产品往往被称为“样品”，而对样品所做测试的工作称为“试模”。硅胶弹性曲线正是反映其测试结果好坏的依据。 硅胶弹性曲线如图 3.4 所示： 图 3.4 硅胶弹性曲线 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 10 Actuation force(F1),客户所要求弹性规格。 Contact force(F2), 导电基与线路板接触时的弹性。 Rebound/Return(F3), 使弹性臂回复原状所需的弹性。 Stroke/Travel/Hub, 冲程。 Snap/Tactile, 感觉，计算方法为 F1-F2/F1。 图中坐标系所示 ， X 轴代表了外负载力接触按键时，依据所施加的力的大小，产品弹性力的变化方向， Y 轴代表了负载力的大小。由图中可以看出弹性臂在“ NO ACTIVITY”状态时，即弹性臂不受任何外力，只受自身的重力情况下，弹性力近似认为是零状态。当弹性臂受到力的作用时，并且力开始不断地加大时，其弹性曲线也跟着开始变化，并成抛物线状上升 ，当 施 加 于 弹 性臂 上 的 力 达到 客 户 所 规定 的 力 的 大 小时 ， 即 图 中“ BUCKLING OF WEB”状态，（此力一般为用户在日常生活中使用手机时，多次按键盘的平均作用力的 1.2 倍），抛物线达到了顶点，即弹性臂 已紧密地与导电基接触，并克服导电基的弹力，使导电基与线路板的感应区有效地接触，传送数字信号。当弹性臂上所受的力逐渐减小时，即手指按在键盘上慢慢往上抬起时，弹性臂首先受到的是导电基的反作用弹性力，并迅速地使导电基与线路板感应区分离，中断按键的传输信号，同时导电基复位为原先的拱起半圆状态。此时的弹性臂仍然与导电基相接触，随着外在所加给按键的作用力的消除，由于产品材料本身具有弹性，所以弹性臂在自身的弹性作用下复位，这样使弹性臂、导电基、线路板的感应区，三者间彻底地分离。由弹性曲线图可知，导电基自身的复位和弹性臂靠 自身的弹性力复位几乎是同时的。这种两者间的回弹感觉、理想力的平衡状态可以通过（ F1-F2） / F1 公式来反映，其中 F1 为客户所要求的理想力，即手指按在键盘上的理想力， F2 为导电基复位的回弹力，两种力只有达到相互平衡时，即两者在复位时是同一时间的，即为最理想状态。然而绝对的平衡在实际中是完全不可能的，此间就需要对模具进行不断的调试，使模具能加工出最理想的弹性臂来。 3.2 弹性臂结构 一般的对于弹性臂的结构，大体上分为：弹性臂尺寸、弹性臂高度、弹性臂厚度、 Key 尺寸、 Key 高、黑粒尺寸、公模 KEY 尺寸、 硅胶底板厚度、弹性臂角度和冲程等十大部分。其中黑粒的尺寸在这十大部分中显得尤为重要，它呈圆形，与弹性臂结合在一起，并处于弹性臂的顶端，与弹nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 11 性臂中心位于同一中心线。它的尺寸要小于弹性臂尺寸的三分之一，厚度通常在 1 1.5mm，其作用在于减小接触于导电基上的受力面积，增加复位时的反弹力，同时也起到了缓冲的作用。弹性臂角度也是决定弹性力大小的关键性因素。由图可知，弹性力角度越小、弹性力反而越大。但并非是弹性力角度越小越好，弹性力角度越小，弹性臂结构越倾斜，由于受压或反弹都靠弹性臂的倾斜处的上下两点受力，这样对于按 键的使用寿命上打了折扣。 Web Size, 弹性臂尺寸。 Key Size, Key 尺寸。 Web Height, 弹性臂高度，一般要求等于冲程。 Knob Height, Key 高。 图 3.5 弹性臂结构 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 12 Web thickness, 弹性臂厚度。 Conductive Size, 黑粒尺寸。 Core Size, 公模 KEY 尺寸。 Base Thickness, 硅胶底板厚度。 Travel, 冲程。 Web Angle, 弹性臂角度。 3.3 弹性臂结构对弹性的影响 （ 1） 弹性臂厚度决定弹性力的大小。弹性臂越厚弹性力越大。 （ 2） 弹性臂角度越小感觉越好，同时回弹变差；角度越大则相反。 （ 3） 冲程越大感觉越好，同时回弹变差；反之则相反。 （ 4） KEY 尺寸越大，手触摸在产品上的感觉越好，同时产品的面积增大了，对于用力过度触摸于键盘上的力，起到部分的分散、缓解的作用。 （ 5）黑粒尺寸是决定弹性力大小及使用寿命的重要因素，尺寸过大，接触面积大，弹性力变小，使用寿命延长。尺寸过小则相反。 （ 6）弹性臂的高度越高，回弹力降低。反之则相反。 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 13 4 G53+-RB(Y) 硅胶模的制作 硅胶按键是按键行业的传统产品。 手机硅胶按键即与手机感应面板、 导电基与线路板相 接触的、富有弹性的部件。 4.1 硅胶模开模要领 4.1.1上模前必须具备的条件 （ 1）机床工作台表面必须用油石打磨，并拭擦干净，必要时用百分表检查其平面度，必须控制在 0.00mm 0.01mm范围内。 （ 2）等高块的平行度必须在 0.00mm 0.01mm范围内，两等高块的高度差必须小于 0.015mm。 （ 3）模板的平面度 必须小于 0.03mm，否则必须重新磨平面。 4.1.2上模中的注意点 （ 1）模板放在等高块上与等高块重叠的宽度必须在 5mm 10mm范围内，同样压板压在模板上的距离也必须在 5mm 10mm范围内，这样可防止模板因装夹而变形。 （ 2） 360mm 360mm以上的模板装夹时必须用四个压板，避免装夹变形。 4.1.3开模时应符合以下要求 （ 1）粗校模板直线、平面度，符合要求后，方可根据图纸找模具加工的起点（即图纸上规定的基准孔）。 （ 2）模具上的程序起点找正后，相对坐标系中 X、 Y值清零。母模状态时，用对应机器坐标 系中的 X、 Y值代替主程序 O0000中 “GOO X.Y.”的 X、Y值，公模状态时，用对应的机器坐标系中的 X值的相反数， Y值代替主程序 O0000中 “GOOX.Y.”的 X、 Y值。 （ 3）打孔时应先用 13mm的钻头打预孔，再用 19.5mm的钻头打孔。 （ 4）母模的基准孔不要打穿，公模的基准孔需打穿，这是两者的区分之处。 （ 5）程序送入机床前，先用 CRE软件检查各子程序是否归零，程序送入机床后检查排刀表的内容与各程序中是否一致、合理。主要核对的nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 14 项目有：程序号、刀号、刀具大小、加工深度、转速、走刀速度，以上步骤在机 台打基准孔前完成。 （ 6）排刀时，按排刀表上规定的顺序将刀夹紧在刀把上，并依照程序中加工的顺序将每把刀排入到刀库当中。 （ 7）对刀输刀补时，每把刀都必须对工件表面后，相对坐标系中的Z值清零，接着主轴 Z正向抬 30mm的高度，对应的机器坐标系中的 Z值即为所对刀的刀补，并将此数值输入到 ”OFFSET SETTING”中相应序号的长度补偿中。 4.2 母模的制作方案 4.2.1 对模板材料及其性能的要求 （ 1） 将规格为 15015040mm 的 45 钢模板放置于机床工作台的两等高块上，用百分表打其平面度，保证其平面 度 0.02mm。左右调整两等高块，保证模板两边压在等高块上的宽度在 5 10mm。粗校模板直线度，并保证直线度 0.08mm。上压板夹紧，控制压板压在模板表面的宽度在 5 10mm。 模板装夹，如图 4.1、图 4.2 所示 4.1 模板装夹主视图 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 15 4.2.2 找基准孔中心 模板上好后，此时检查并确认所需加工的是公模还是母模，一般先加工母模。将 10 mm 的合金平铣刀装夹于刀把上，并保证铣刀所露出的有效切削刃长度 30mm。对应图纸中对基准孔尺寸要求，将铣刀移到模板最左边处下刀，下刀距摸板表面向下约 10mm 处，接着向模板靠近，手动方式吃到板子最左边约 0.01mm，此时在系统中相应的“ ABSO LUTE”增量坐标系中的 X 轴清零。将铣刀沿 X 轴方向退出，上抬到安全高度后，再移至模板的最下边处下刀，下刀深度与之前的一样，同样地向模板棉靠上去，吃到边缘约 0.01mm，相应的在系统中“ ABSO LUTE”增量坐标系中的 Y 轴清零。此时将铣刀沿 Y 轴方向退出，上抬到安全高度后，分别沿 X 轴、 Y 轴正方向移 70 mm 和 25 mm，这时再次将系统中“ ABSO LUTE” 增量坐标系中的 X 轴、 Y 轴再次地清零，此时的基准孔中心便建立完毕。 4.2.3 钻三导柱孔和基准孔 （ 1） 基准孔建立后，将主轴回零并换上 12mm 的钻头，用手轮摇到模板面上，大概地静对刀，系统中相应的坐标系 Z 方向清零，之后将主轴向上抬高到 30mm 处，此时将硬盘中的 O1540 号程序调入到机床的内存中，相应地调出它所带的 O0500 号钻三导柱孔和基准孔的子程序，如下： O0500 4.2 模板装夹俯视图 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 16 G17G21G40G80G91 S450M3 M8 G98G83R-29.8Z-0.6Q0.2 F30.（此句为钻基准孔，后三句为三导柱孔） X-40. X50.Y110. X50.Y-110. G80 G0X-60. M30 程序调用后，在执行程序前先检查一遍刀具此时的位置，若系统坐标系中显示“ X0 Y0 Z30”，则表明此时的刀具在程序原点并在安全高度 30 mm 处。这时便可以执行程序。此时的钻孔程序中的下刀加工深度仅为 0.4 mm，意在于先让钻头在模面吃上四个较浅的点，次四点即为三导柱孔与一基准孔的位置点，点完孔后，用卡尺量一下四孔距四边的距离是否与图纸中的要求一致，若一致，则将钻孔程序中的下刀深度 Z 修改成实际加工的值。如下： O0500 G17G21G40G80G91 S450M3 M8 G98G83R-29.8Z-14.2 Q0.2 F30. X-40.Z-50.2 X50.Y110. X50.Y-110. G80 G0X-60. M30 上节程序中，母模中的基准孔只需钻削到 14mm 深处，公模的基准孔需与其三导柱孔一样钻通，这是便于两种模态的区分。 （ 2） 三导柱孔和基准孔用 12mm 的钻头钻完后，换上 19.8mm的钻头，钻速修改至 250r/min，对刀抬 30 mm 后再次执行 O0500 号钻nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 17 三导柱孔和基准孔的子程序。 4.2.4 开模前的准备工作 将母摸所需加工的程序调入机床的内存中 ，核对各主、子程序中的刀具、刀号、刀具大小、转速、进给速度、加工深度等，按照排刀表中要求，依次逐个地进行对刀，并将所有的刀具按照程序中的换刀顺序将刀具排入到到库中去。 4.2.5 母模的加工 CNC 处将模具的模板上于数控加工中心的机床上，在完成上述工作后，必须严格地按照模具加工工序步骤、排刀要求及每把刀对应的加工参数进行加工。由于每道工序加工的数控程序都是由设计科人员编出的，主程序中用 M98 调用的每道子程序，都必须对照下表进行核对，核对的内容主要有：所调用的子程序号是否与所加工内容一直、主轴上的刀号与刀具大 小是否一致、加工的深度与表中所列出的是否一致、各轴方向的走速是否有漏标上的、各刀具大小所对应的转速是否合理等。 对于铣刀粗跑基准面，若模板为 45 钢的材料，则选择高速钢铣刀便可，只要是硬度要求大于 45 钢的模板，为了保证基准面的表面度，则必须分刀进行加工，即首先用旧的钨钢铣刀进行粗加工，表面大约留 0.050.1mm 的余量，精加工时必须用新的钨钢铣刀将前道粗加工留下的余量加工完，并将程序中的刀具转速及走刀速加快，并将刀具冷却方式修改为 M14 吹气，这样的基准面表面质量得以提高，尤其是模面表面的刀痕明显的减轻，最终 将加工好的模板从机床上拆下来之后，用细粒油石轻轻地打磨，便可将模面上的刀痕去掉，保证了模面的要求，提高了产品的外观质量。 刀具全部排入加工中心的刀库中，在执行操作过程中需要经常地检查每把刀具在加工相应的工序时，是否会中途断刀，这样做是为了避免由于断刀造成的此道工序未加工完的余量让下一把刀在进行加工时，由于一次性的加工量太大而造成再次的断刀。减少尤其是高速高走速加工断刀给模具面带来的损害。 图纸上所标注的蓝色序号为决定产品性能要求及合格率的重要尺寸，上下偏差范围在 0.03mm。 排刀表上所注明的“ TO EDM”字样，表示产品模具对其表面质量有特殊要求。 CNC 处将模具工序依据图纸及排刀表上的要求加工制作出来，直接交于 EDM 处进行高频放电加工，尤其是对公模中的黑粒底nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 18 面的要求及母模中 K EY 表面要求，大部分情况下必须进行细纹面高频慢放电加工。以此来降低产品的粘模度，提高产品的表面质量。 母模的加工工序、加工参数及排刀表如下： 刀号 程序号 加工内容 加工深度 下刀 刀具 Z走速 mm/min X、 Y走速 mm/min 转速 r/min T1 O0010 多余 -1.42 E6 10 100 1800 T2 O0020 光边框 -1.42 -0.71/2 E2 10 60 4000 T3 O0030 降柄高 -1.12 E3 10 70 3000 T4 O0040 粗挖 KEY -3.72 -1.15/2 E2.5 10 60 3400 T1 O0050 粗挖 KEY -4.7 -1.1/3 E6 10 70 1800 T2 O0060 光 KEY -3.72 -1.15/2 E2 10 60 4000 T3 O0070 连片 -0.05 E3 10 150 3000 T2 O0080 侧撕边 -1.12 E2 10 60 4000 TO EDM 母模加工产品型腔见图 4.3 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 19 4.3 产品型腔 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 20 母模模面结构布局见图 4.3 4.2.6 做母模的边框撕边 调用公模子程序中 O0030 边框撕边子程序，做母模的边框撕边。其目的是让产品与周边多余处能很好地脱离，不至于在割下产品时对产品有所损害。主轴刀把上换上 4mm 的合金平铣刀并将 O0030 程序中的加工深度修改为 0.05mm。 4.2.7 精铣基准孔与三导柱孔 （ 1） 将 10mm 的合金平铣刀装于主轴刀把上，移 动至基准孔图 4.4 母模板整体结构 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 21 中心处，对刀后向上抬 30 mm （ 2） 铣基准孔及三导柱孔程序 O5500 先铣基准孔，程序如下O5500 G17G21G40G80G91 S1000M3 M8 M98P8 M30 O0008 /M99 G91 G0Z-29.8 G1Z-0.5F100. G41D17X-10. G3I10. G40G1X10. G0Z30.3 M99 此铣孔主程序中所带子程序，其含有 D17 半径偏刀值，基准孔的光滑度就是通过不断地调整半径补偿值来实现的。即在一开始的OFFSET SETTING 的 RADIUS 中，先放入补偿值 5.05 mm，而后不断地几丝几丝往小值调，直到孔壁内光滑为止。 （ 3） 铣三导柱孔的方法与基准孔一样，也是不断地调半径补偿值来实现的。但它与基准孔的不同之处在于，导柱孔有尺寸大小的要求：20mm、 20.5mm 或 21mm。公母模通过导柱安装配合时只能有一种规格大小，通常选择 20mm，而在铣削是只要求铣削到比 20mm 小0.010.04mm，这样更有效地使公母模通过导柱合模时配合的更牢固、配合间隙大大减小。程序如下： O5500 G17G21G40G80G91 S1000M3 M8 X-40. M98P8 X50.Y110. M98P8 X50.Y-110. M98P8 G0X-60. M30 O0008 /M99 G91 G0Z-29.8 G1Z-27.2F100. G41D17X-10. G3I10. G40G1X10. G0Z30.3 M99 4.2.8 精铣基准边 在主轴上装上 10mm 的合金刀把，刀具移至基准孔中心处，手动沿Y 轴负方向移动 -24.95mm，并移至模板最右边，距离模板边缘约 10 mm处下刀，下刀深度为距模板面 14 mm 处。在 MDI 方式下输入走刀程序为： M3 S1000 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 22 M8 G91 G1 X-180. F100. Y0.05 X180. M30 4.3 公模的制作方案 （ 1） 公模板规格大小与母模板的规格大小是一致的，基准孔的建立方向与母模相反，即一开始时将刀具移至模板的最右边处下刀找基准孔中心，操作前必须将“ OFFSET S ETTIN G”中的“ MIRROR X=”设置成打开“ 1”状态。 （ 2） 基准孔与三导柱孔的深度都一样，均需钻通。 （ 3） 公模的三导柱孔尺寸应与母模的三导柱孔尺寸一致。 （ 4） 公模中的黑粒尺寸较重要， 程序中会带有半径补偿值，通过不断地修改半径补偿值，将尺寸做到位，其误差必须 0.02mm。做程序前必须打飘刀，并将飘刀值输入到对应的半径补偿号内。 （ 5） 仔细检查程序后，确认无误，则其他做法与母模一样。 对于产品模具公模的制作，其加工前的程序的检查与核对中的内容同母模制作时的要求是一致的。公模中最重要的两个工序内容，即弹性臂与黑粒。（在不同的产品结构内容中，如下表所示，弹性臂又称为支撑），这两个工序制作中，其所带子程序中均含有偏刀值，即半径补偿值。做这两道工序时，必须打刀具的飘动，并将偏刀值放入刀具的半径 补偿值中。其尺寸必须做到位，最大的误差允许值为正负 0.015 mm。 对于用 10mm 的铣刀加工溢料面时，必须首先用同样规格大小的高速钢铣刀粗加工该面，并留下 0.05mm 余量用于精加工。精铣该溢料面时，必须换 作 10mm 的 钨钢 铣刀加 工剩 余余 量， 且把 主轴 的转 速调整为4000r/min、走刀速调整为 600mm/min、冷却方式改为吹气、程序中加入高速高进给切削产品轮廓不变形指令“ G5.1 Q1”。 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 23 公模的加工工序、加工参数及排刀表如下： 刀号 程序号 加工内容 加工深度 下刀 刀具 Z走 速 mm/min X、 Y走速 mm/min 转速 r/min T1 O0011 基准 -1.12 E10 10 80 1000 T1 O0005 溢料面 -1.22 E10 10 100 1000 T2 O0006 溢料沟 -2.6 B3 10 70 3200 T3 O0007 连片 -1.22 E4 10 100 2400 T4 O0010 粗光边框 -1.12 E3 10 70 3000 T5 O0020 光边框 -1.12 -0.56/2 E1.5 10 60 5500 T6 O0030 边框撕边 -1.52 E2 10 60 4000 T7 O0040 支撑 -0.66 E2.5 10 60 3400 T7 O0050 支撑 -0.66 E2.5 10 60 3400 T5 O0200 黑粒 -1.06 -0.4 E1.5 10 50 6000 TO EDM 公模加工产品型腔见图 4.44.3 公模型腔 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 24 总结： 本篇论文着重从两个方面对硅胶手机按键模具进行论述了。第一个方面，对按键模具进行了分析，从产品图纸处入手，分析其重要性能指标 ，然后确定制作模具的加工工艺（其中包括了对模具结构的分析、产品结构的排布、特性曲线分析等）。第二个方面，通过 G53+-RB（ Y）硅胶按键模具的制作，详细地阐述了模具制作的各个要领、步骤，从而验证了工艺制定的合理性。 致谢： 该篇论文在制作的全过程中，得到了南通纺织职业技术学院机电工程系制造教研室李智明老师的大力帮助与支持。特别是在论文不断完善的过程中，给出了许多宝贵意见，提出了许多修改方案。在此表示衷心的感谢！ 参考文献： 塑料模设计手册 机械工业出版社 2002 年 1 月第 2 版 实用模具技术手册 机械工业出版社 2003 年 3 月第 1 版 模具制造手册 机械工业出版社 2003 年 8 月第 2 版 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 25 附 录 1：母模制作的主、子程序 O0000 G17G21G40G80G91 G28Z0. G28X0.Y0. G0X.Y. T1 M6 G43Z0.H01 S1600M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0010 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T2 M6 G43Z0.H02 S4000M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0020 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T3 M6 G43Z0.H03 S3000M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0030 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T4 M6 G43Z0.H04 S3500M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0040 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T1 M6 G43Z0.H01 S1600M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0050 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T2 M6 G43Z0.H02 S4000M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0060 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T3 M6 G43Z0.H03 S3000M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0070 G80 G0X-15.Y-37. M5 M9 G28Z0 T2 M6 G43Z0.H02 S4000M03 M08 G92X0.Y0.Z30. G91G0 G0X15.Y37. M98P0080 G80 G0X-15.Y-37. M5 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文 26 M9 G28Z0 M30 O0010 (15-03-06 10:23) (DIA 6.00) /M99 G91G0 G0X-6.288Y3.093 Z-29.8 G1Z-1.62F10. X0.007F100. G2X1.195Y0.19R3.8 G3X3.981Y0.072R97.01 G2X6.134Y0.432R7.15 G3X0.775Y0.083R97.01 G3X0.524Y2.55R94.449 G2X-0.088Y0.719R3.4 G1X-22.429 G3X-0.057Y0.167R3.8 G3X-0.039Y0.414R3.4 G1X-0.379Y2.4 G3X-0.147Y0.587R3.4 G3X-0.02Y0.478R3.8 G1X23.849 G2X0.15Y0.254R3.4 G3X0.481Y3.723R131.108 G2X-0.022Y0.068R3.4 G1X-24.981 G2X-0.03Y0.27R130.975 G1Y0.002 G3X-0.087Y0.483R3.8 G3X-0.003Y0.623R3.4 G1X-0.235Y2.4 G3X-0.037Y0.268R3.4 G1X25.495 G2X0.411Y1.116R3.4 G1X0.004Y0.056 X0.095Y1.204 X0.089Y1.246 X0.029Y0.424 X-26.45 X-0.001Y0.007 X-0.083Y1.309 X-0.085Y1.45 X-0.045Y0.846 X-0.006Y0.099 X-0.016Y0.334 X26.922 X0.06Y1.211 X0.072Y1.624 X0.049Y1.211 X-27.284 X-0.006Y0.14 X-0.039Y1.034 X-0.042Y1.145 G3X-0.089Y0.692R3.8 G3X0.019Y0.48R3.4 G1X-0.018Y0.555 X27.342 X-26.249Y-19.482 G2X0.088Y-0.487R3.7 G1Y-0.001 G3X0.536Y-4.168R131.075 G2X0.037Y-0.63R3.7 G2X0.149Y-0.587R3.3 G1X0.378Y-2.4 G2X0.039Y-0.417R3.3 G2X0.17Y-0.609R3.7 G1Y-0.003 G3X0.593Y-2.898R94.087 G3X3.948Y-0.357R97.11 G2X1.162Y-0.275R3.7 G3X4.206Y-0.152R97.332 G2X1.18Y0.19R3.7 G3X4.01Y0.073R97.11 G2X6.091Y0.429R7.05 G3X0.871Y0.093R97.11 G3X0.544Y2.644R94.549 G2X-0.049Y1.286R3.3 G1X0.381Y2.4 G2X0.502Y1.295R3.3 G3X0.487Y3.77R131.208 G2X-0.174Y1.423R3.3 G1X0.234Y2.4 G2X0.447Y1.365R3.3 G1X0.006Y0.079 X0.094Y1.205 X0.09Y1.246 X0.048Y0.716 X0.083Y1.328 X0.08Y1.392 X0.039Y0.73 X0.075Y1.516 X0.072Y1.624 X0.072Y1.773 X0.06Y1.645 G2X-0.216Y1.272R3.3 G1X0.018Y0.672 X-27.547 X0.021Y-0.658 G2X-0.02Y-0.483R3.3 G2X0.09Y-0.69R3.7 G1X0.042Y-1.145 X0.039Y-1.034 X0.047Y-1.158 X0.077Y-1.734 X0.08Y-1.629 X0.005Y-0.099 X0.045Y-0.846 X0.085Y-1.451 X0.083Y-1.31 X0.092Y-1.31 X0.096Y-1.259 X0.047Y-0.575
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