高精度镜片模具加工工艺分析

1、高精度镜片模具的加工制造凤凰光学股份有限公司模具课汪涛关键词：同心度锥形精定位 一次同步加工 穆尔磨床引言：随着光电市场的迅猛发展和镜头相关工艺的突破，镜头制造加工业成为 加工业的热点，各种塑料镜片（尤其是塑料非球面镜片）以优于玻璃镜片的透光率， 优于玻璃镜片的清晰成像效果和极低的生产成本得到镜头制造商的追捧，但要制造 加工出高像质，性能稳定的塑料镜片必需有高镜度的镜片模具来保证，2006年以前国内还没有能加工同心度在0。003MM以内镜片模具的厂家，许多公司都只能把模 具发给了日本模具厂家制造，模具费用昂贵的同时，纳期也非常长，严重影响了镜 头的开发进度和成本，为改变这种被动局面，凤凰光学作

2、为国内的最大镜片制造商， 从2004年6月开始白行开发研究，克服种种困难，经过近 3年的时间积累和沉淀， 形成了一套高精度镜片模具的加工制造体系，制品偏心值控制在镜头设计要求的 0.003mm,为镜头的开发制造赢得了先机。1. 模具结构介绍：如图1所示：图1是公司镜片模的典型结构，与传统模具不同的是模具采用 的是整板，在动静模中增设了高精密级锥型精定位（同心度0。002以上，加止转型2. 模具制造加工工艺模具加工流程：（1）备料（2）开粗（3）热处理（4）半精加工（5）检测（6） 精加工（7）检测（8）模具组立（1）备料：为保证模具的稳定和寿命。模具采用了性能稳定，淬火后高硬度（HRC55），

3、耐腐蚀的S136不锈模具钢材料，模具型芯采用了 STAVAX 材料镀镣加工。（2）开粗：为尽量减少加工引起模板的变形，模具所有模板全部采取开粗 一淬火一半精加工一精加工的加工程式，使因加工余量引起模板变形和模板应 力变形因素降到了最低！模具的稳定性得到了保障，开粗时铳床和线割按 图加工所有型腔孔，导柱孔和精定位孔留半精加工余量0。3mm。（3）热处理：将完成开粗模板转入热处理，先对模板进行去应力回火，消除加工产生的应力，接下来将模板真空淬火加硬至HRC55,淬火后模板还应进行一次回火处理。(4) 半精加工：将热处理完毕的模板转入普磨-精磨(为后续加工准确要注意 保证六面角尺在0。01mm以内，

4、保证平面精度必需要控制在 0。002以 内)-慢走丝线割(将动静模板分别校边，校面作好校调基准标识，型芯孑L,导柱孔，精定位孔慢割保留精加工量 0。03mm) -CNC (按校调基 准校调，加工型腔，各尺寸保留加工余量 0。03mm。(5) 检测：利涌三次元检测模板平面度和各导柱孔， 型芯孔，精定位孔的数剧， 确认平面度和各孔位置及加工余量。(6) 精加工：将检测合格的模板转入穆尔坐标磨床， 坐标磨床依据动静模板前 加工基准进行校调，先加工模板的分型面，此工序关键在于各孔和型腔的 加工一定要在一次装夹内完成，才能保证各型腔与型芯孔的同心度一致， 而导柱孔和精定位孔的加工也必需同时完成， 加工后

5、再翻面加工反面的与 型芯加大部分配合的尺寸。(7) 检测：将精加工完成的模板用三次元检测，得出动静模各相对应型腔数据。(8) 模具组立：在检测判定合格后，由模具主挡当完成组模，送成型试模。3. 模具高精度的保证：如图1所示模具保证同心精度的关键在于：(1) 模具动，静模板型腔加工的绝对位置度误差和动静模板组合后的各型腔对 应位置，针对高精度要求，模具的动静模全部采用整板，在模具4导柱的基础上又增加了 4个高精度锥形精定位导柱，有效的消除了型块和模板配 合间隙，导柱导套间隙给型腔位置度带来的行位偏差，加工动静模板时为保证各对应型腔的对应位置，消除二次装校误差带来的精度损失，对起决 定作用的型芯孔

6、型腔精定位孔，导柱孔精加工时在穆尔坐标磨床上一次加 工完成，（穆尔磨床的重复定位精度达 0。001mm）,采用在穆尔座标磨床 一次装夹动（静）模板，将模板上所有通孔一次性加工完成，作为不通部 分的型腔也可以通过在穆尔磨床上装上高速合金铳刀，输入编好的程序来 同时完成，（原来多采用在火花机放电加工，多了一次校调，会产生累计误 差）这样加工下来，动静模板上各加工型腔的位置精度和各导柱孔，精定 位孔基本等同于穆尔磨床的机床重复定位精度0。001mm,模具各型腔加工的相对位置度得到了保证，接下来要解决的是动静模组合以后各对应型 腔间位置度（同心度）的保证。（2）精定位与模板孔的配合由于导柱和导柱孔之间

7、寸在 0.03 0.04mm的配合间隙，对于动静模型 腔同心度要在0。002mm精度的镜片模来说，这是致命的，为达到同心度要求， 在模具上增设了 4对高精密级的锥度精定位（同心度在 0.002mm以上），从图2 可以看到由于主工作面是锥形，每对精定位在合模状态中的间隙为0,在模具工作时可起到非常精确的定位，由于精定位和模板精定位孔存在装配关系为保证位 置不因它们的间隙发生偏差，精定位与精定位孔采取了过盈配合（精定位比模板 精定位孔大0。001-0。003mm）装配时采取模板先加热至 70摄氏度，此时由于 热涨精定位孔会变大0.005左右，精定位可以很容易的装入，等模板冷却下来以 后精定位与模板

8、的配合间隙等同于 0,此时动静模板组合后在模具闭合状态时对 模具定位起决定作用的是4对精定位装置，各对应型腔的同心精度可以得到了很 好的保证。(3) 型芯与型芯孔的配合间隙与主配合尺寸的确定及型芯设计为保证同心度，对镜片模具的型芯与型芯孔的主配合段以及配合间隙也必 需严格规定和控制，如下图所示型芯孔的小端是和导柱孔精定位孔一次装夹加工 完成；而型芯孔大端是翻面后再次校调后加工完成的，相对型腔同心度和位置度 小孔的偏差远远小于大孔，因此在型芯的配合上，采取了小端为主配合尺寸，在 静模配合间隙为0.0020.003mm,大端由于2次校调偏差大一些，为避免影响精 度，将大端配喝间隙放大到 0。0080。015mm,在动模因大部分型芯要顶出镜 片，为保证顶出的顺畅防止型芯“咬死”间隙放大到0。003 0。005mm,同时在配合处开置排气孔，在型芯上涂抹特制的低油耐高温润滑脂。结束语：从模具的结构来说，镜片模的结构较为简单，但镜片模的