CN104368948A - 一种汽车尾灯led导光条模具中几何反射单元加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法，是在模具设计时将几何反射单元与整个产品分割开来，对于无关产品配光部分和有关配光部分进行独立设计，综合各个编程软件的优缺点，配以细微的刀具，合理编制加工工艺和加工程序，再通过高速精密机床的加工，实现了导光条模具中几何反射单元的制造。

Description

一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法

技术领域

    本发明涉及一种汽车尾灯的加工方法，特别是尾灯LED导光条模具。

背景技术

汽车LED导光条：是以光学设计和精密加工相结合的一种新的节能光源。导光条常用的材料为PMMA,与传统光源相比较具有明显的成本优势；并且可以制作成各种漂亮形状；还有均匀的出光性能是它的另一个重要的优势。导光条常用于汽车前后行车灯，它以漂亮均匀发光的外形为人们所喜欢。

导光条的发展，现在还是起步阶段，其制造标准仍没有形成。在现阶段，制造的工艺各不相同，各个单位都是自主开发。在目前，LED导光条模具中几何反射单元的制造，主要是靠电铸加工实现的，但是此技术成本较高，制造周期较长，制造后的工件强度不牢，容易崩塌，故其维修成本较大，在注塑过程中和后期供货的风险较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法，使车灯模具的制造成本降低，制造工艺将更加地简单，维修更加地便捷，注塑的风险会更加地降低。

   本发明采用的技术方案为：

一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法，包括以下步骤：

1) 前期几何反射单元的反射角度的计算和确立：在产品的前期设计阶段，运用高级光学系统分析软件ASAP和透镜设计软件REFCAD进行几何反射单元的反射角度的计算，同时利用快速成型技术，实现产品的初制，进行光学的模拟和检测，及时修正几何反射单元的反射角度，直至最终角度的确立；

2）模具中几何反射单元独立设计：在模具设计时，为了便于几何反射单元的制造，需要在设计模具时，对几何反射单元采取镶拼式设计，镶块四周采用直线或直面设计，使得周圈可以用作基准，在设计反射单元的镶块时，完整保留产品中所含有的对应数据，即反射的角度、反射单元之间的排布距离，使注塑后的产品控制住合理的变形范围内；几何反射单元外形采取慢走丝线割完成；

3）几何反射单元加工程序的编制：首先是确定加工刀具，加工刀具的锥度为31.23度，当确定了刀具后，根据确定的加工范围和加工工艺，以及根据加工的目的和要求来设定基本加工参数，为刀具路径的生成规定方向；

4）几何反射单元加工刀具路径的生成：运用编程软件，合理地对加工程序设置进刀、退刀、加工、空走刀的位置，优化加工程序，合理分配加工工序，综合各种加工工艺，最终形成几何反射单元加工刀具路径；

5）后置处理: 高速加工NC代码通过刀位文件的后处理直接生成，根据不同机床选择不同的后处理文件，注意到后置处理时加工精度的设定，使前面的加工刀具路径程序，能转成相应机床能直接读取的NC代码程序，直接由机床读取并运行。

在步骤1）中利用快速成型技术，实现产品的初制，进行光学的模拟和检测的时候，每个独立的几何反射单元的反射角与导光条的轴向线垂直，在排布时，较为平坦的地方则几何反射单元之间排布紧密，在有弧度或弧度较大的地方，则排布松散。

本发明的加工方法，是在模具设计时将几何反射单元与整个产品分割开来，对于无关产品配光部分和有关配光部分进行独立设计，综合各个编程软件的优缺点，配以细微的刀具，合理编制加工工艺和加工程序，再通过高速精密机床的加工，实现了导光条模具中几何反射单元的制造。

附图说明

图1是本发明的几何反射单元的光线反射示意图。

图2是本发明的模具中几何反射单元装配示意图。

图3是本发明的模具中几何反射单元加工所选用刀具示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

LED导光条模具中几何反射单元的加工，包括以下步骤：

1. 前期几何反射单元的反射角度的计算和确立：影响导光条的导光效果的因素主要有以下几个：1）几何反射单元的形状，即反射的角度；2）几何反射单元的分布，即几何反射单元的排布间距；3）微观表面结构，此为模具制造的精度问题，涉及加工后的反射面的品质问题；4）产品材料，一般选用光学级PMMA作为注塑材料，因为此材料的导光性能绝佳。

几何反射单元的作用就是让分散的光集中在法线70度范围内出光(全发射定律),大于70度射出的光又被反射后再利用，使得在导光条的轴中心亮度增加110%，其原理是利用折射和全反射使分散的光线集中于一定的角度从背光源中发出。几何反射单元的反射角度作用就是将光线导向设计者所需的方向，并达到最佳的光照强度和光线均匀度。所以在产品设计时，需要精确计算出各个几何反射单元的反射角度，重点是在整个产品的曲面上如何计算，颇为关键。前期设计过程中，可以利用快速成型去验证设计的角度能否满足要求。如果此过程中角度计算有失误，则后续的加工再怎么好，制造出的产品仍为不合格品，不能满足客户需求。

为了达到前述的反射角度，因而在设计导光条的几何反射单元时，还需要合理地排布反射单元颗粒，使得每个独立的几何反射单元的反射角与导光条的轴向线垂直，也就是法向要垂直。因此，如图1，在排布时，较为平坦的地方则几何反射单元之间排布较为紧密些，在有弧度或弧度较大的地方，则排布较为松散些。所有这些的设计，都是为了满足反射光线的反射角度要求的。

2. 模具中几何反射单元独立设计：

为了方便加工，反射单元必须采取镶拼式结构，因而需要独立设计。如图2，在设计的时候，必须考虑到加工的便捷性，镶块的四周大量采用直线（直面）设计，使得周圈都可以用作基准。根据前面所述，在设计反射单元的镶块时，必须完整地保留产品中所含有的对应数据，即反射的角度，反射单元之间的排布距离，并且适当地考虑到注塑时的产品收缩率的问题，使得注塑后的产品控制在合理的变形范围内。在运用Unigraphics设计时，该软件自带有参数公式，可以计算出对应的变形量，计算的时候要结合塑料的性能和注塑的环境，才能得出合理的模具数据。

在Unigraphics设计几何反射单元时，需要对原来的产品的反射面进行光顺处理。即对原有的反射面增加面的面阶，增加面在U方向和V方向上的面阶，提高面的加工质量。这样处理后的反射面较为光顺，加工后的效果不会出现小的马赛克现象，近似于原始数据。

3、几何反射单元加工程序的编制：

因几何反射单元是独立设计，所以在编制程序时，需要合理地选择加工基准，做到各个加工流程中统一加工基准。左右件的基准做好标记，使得加工基准直接明了和清晰。

在编制加工程序时，首先是确定加工刀具。本发明的方法关键点之一就是刀具。因几何反射单元设计的反射角度为70度，根据磨刀的前角和后角的角度，计算得出在磨刀时的锥度为31.23度。此刀具在整个切削加工过程中尤为关键，其底刃和侧刃都要参与切削过程，这样加工出来的反射面才会没有切削痕，使得加工后的反射面免于打光，可以直接注塑成型。如图3，刀具的刃高H 为2mm，刃全角a为70°，底直径D2为0.01mm，顶直径D1为3.175mm。

当确定了刀具后，就需要根据机床的性能和机床工艺参数编制程序了，同时根据确定的加工范围和加工工艺，以及根据加工的目的和要求来设定基本加工参数，为刀具路径的生成规定方向。本发明是在基于PowerMILL (Metric)编程软件基础上加以改进的，同时结合JDpaint软件中面的加工优点，合理设置了加工路径。程序的编制较多地选择The BestWCUT策略，此加工策略可以自动识别陡峭区域和平坦区域，而且此加工策略集合了SRFPKT和WCUT-FINISH的特点，编制后的程序抬刀和空刀较少，加工精度较高，选择的刀具种类较少，换刀的次数也较少，减少了加工过程中各种人为因素，提高了加工质量。

4、几何反射单元加工刀具路径的生成：

在仔细确认并核对程序中各个相关加工参数和工艺参数后，就可以正式生成所要的加工刀具路径了。生成后需要用编程软件进行模拟，模拟后就可以对刀具路径进行优化，调整加工参数，对进刀、退刀、加工、空走刀的位置分别设定标志，设置路径的开始点、结束点、快进和机床参数，避免加工过程中人为调整进给。

5、后置处理: 路径生成后再次对程序模拟并确认安全后，就可以根据不同机床选择不同的后处理文件，生成相应机床能直接读取的NC程序代码。本发明中，还对后置处理好的程序文件设置相应的加工精度，以减少Pitch的误差值。选择合理的加工模组，SPEED模组指令中含有NURBS曲线化功能，适宜粗加工和半精加工，其加工的速度较快；而HSCA/HSCB则是曲线化高速高精度加工模组，加工出来的面的品质非常高，其加工速度较慢，适宜最后的精加工，加工后对所涉及到的几何反射单元中的反射面，可以直接注塑成型，不需打光处理。

Claims (2)

1.一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1) 前期几何反射单元的反射角度的计算和确立：在产品的前期设计阶段，运用高级光学系统分析软件ASAP和透镜设计软件REFCAD进行几何反射单元的反射角度的计算，同时利用快速成型技术，实现产品的初制，进行光学的模拟和检测，及时修正几何反射单元的反射角度，直至最终角度的确立；

2）模具中几何反射单元独立设计：在模具设计时，为了便于几何反射单元的制造，需要在设计模具时，对几何反射单元采取镶拼式设计，镶块四周采用直线或直面设计，使得周圈可以用作基准，在设计反射单元的镶块时，完整保留产品中所含有的对应数据，即反射的角度、反射单元之间的排布距离，使注塑后的产品控制住合理的变形范围内；几何反射单元外形采取慢走丝线割完成；

3）几何反射单元加工程序的编制：首先是确定加工刀具，加工刀具的锥度为31.23度，当确定了刀具后，根据确定的加工范围和加工工艺，以及根据加工的目的和要求来设定基本加工参数，为刀具路径的生成规定方向；

4）几何反射单元加工刀具路径的生成：运用编程软件，合理地对加工程序设置进刀、退刀、加工、空走刀的位置，优化加工程序，合理分配加工工序，综合各种加工工艺，最终形成几何反射单元加工刀具路径；

5）后置处理: 高速加工NC代码通过刀位文件的后处理直接生成，根据不同机床选择不同的后处理文件，注意到后置处理时加工精度的设定，使前面的加工刀具路径程序，能转成相应机床能直接读取的NC代码程序，直接由机床读取并运行。

2.根据权利要求1所述的一种汽车尾灯LED导光条模具中几何反射单元加工方法，其特征在于：在步骤1）中利用快速成型技术，实现产品的初制，进行光学的模拟和检测的时候，每个独立的几何反射单元的反射角与导光条的轴向线垂直，在排布时，较为平坦的地方则几何反射单元之间排布紧密，在有弧度或弧度较大的地方，则排布松散。