CN107160045A - 一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模具激光加工的新技术领域，尤其涉及一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，通过激光加工的工艺，在模具表面加工出喇叭纹的效果，替代传统的化学蚀纹的传统模式，来达到降低产品成本的效果。可广泛应用于汽车喇叭塑料件外壳。

Description

一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺

技术领域

本发明涉及模具蚀纹技术领域，特别涉及一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺。

背景技术

日常生活中大量使用塑料零件，而许多塑料零件因表面装饰有各类形状和图案的纹理，能满足视觉要求，显得高雅和美观。如汽车内饰件塑料零件表面大量使用皮革纹、手机外壳塑料零件使用射纹、家具塑料零件使用树纹、普通电子产品使用标准纹(梨地花纹)等。模具蚀纹技术可以使注塑成型零件表面产生皮革纹、橘皮纹、木纹、雨花纹、亚光面等装饰花纹，可以隐蔽产品表面在成型过程中产生的缺点，使产品外观美观，迎合视觉的需要。制作花纹，可以使产品表面与模具型腔表面之间能容纳少许的空气，不致形成真空吸附，使脱模变得容易。产品表面有良好的手感，亦产生防滑、防转的效果。制成麻面或亚光面，防止光线反射、消除眼部疲劳。

近来由于对塑胶表面装饰性的需求以及伴随而来蚀刻技术的进步，蚀刻厂商已经能够开发出模拟金属发丝或是碳纤维纹理的蚀刻，再搭配上喷漆或是其他表面处理制程，蚀刻所能呈现的效果与质感超乎过去的想象，所以塑料零件纹理装饰非常普及。目前模具蚀纹主要通过喷砂和化学腐蚀的技术方法，其加工周期一般需要三至七天，往往成为模具企业提高模具准时交货率的最大瓶颈，而且价格不菲；与此同时，我国模具蚀纹企业除少数外资企业外，绝大部分都是小型家庭式作坊企业，化学蚀纹过程对企业内部及其周围环境造成严重污染，偷排现象随处可见。

现有技术中，激光机对模具进行纹理蚀刻时，激光机蚀刻完全部纹理才停止，然后由操作工用工具测量蚀刻好的纹理，若纹理的走样率过高，则该模具蚀纹失败，需要重新换一个新的模具蚀纹。若在蚀纹过程中就进行走样分析，就可在走样率过高时立即停止的蚀纹，从而节省时间的资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其对喇叭纹纹理每进行一部分的蚀纹就检测一次走样率，激光机在走样率高于基准值时立即停止工作，减少了激光机在蚀纹失败的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，所述工艺包括步骤：S1：评估模具上的拔模角度，依照纹路深度设计需要制作喇叭纹的部位；S2：依据需要制作的喇叭纹样式，设计喇叭纹部位筋位图，在模具相应部位加工好筋位，根据要求不同，可以做成圆孔、方孔、多边形孔、椭圆孔、鱼鳞状中一种或多种效果；S3：依照设计数据，设计激光蚀纹整体纹理部位；S4：将整体纹理部位进行分割形成多个局部纹理部位；S5：设定激光机加工参数；S6：选择一个局部纹理部位进行激光蚀纹；S7：对步骤S6中已完成蚀纹的局部纹理部位进行走样率分析计算，判断走样率是否小于基准值，若否，则停止激光蚀纹，并判定为蚀纹失败；若是，则回到步骤S6；S8：判断最后一个完成蚀纹的局部纹理部位走样率是否小于基准值，若是，判定为蚀纹成功，若否，则为蚀纹失败。

通过采用上述技术方案，由于需要蚀纹加工的模具表面，大部分都是曲面或多层面，很少有单一的平面，激光加工必须进行对焦蚀纹，即每次蚀纹时激光焦点必须在模具表面，所以激光蚀纹必须能自动识别被加工的模具曲面并实现自动调焦和对焦。因此模具的整体纹理部位被分割成多个局部纹理部位，每完成一个局部纹理部位的蚀纹，三维激光振镜旋转到能够对下一局部纹理部位进行加工的区域。并且在每完成一次局部纹理部位的蚀纹后，都进行一次走样率的分析计算，若走样率大于基准值，那么就说明该局部纹理部位蚀纹失败，且整体纹理也都蚀纹失败，不需要对下一个局部纹理部位进行蚀纹，直接停止对该模具的蚀纹操作，避免了设备在已蚀纹失败的模具上仍进行蚀纹操作的情况，减少了时间和资源的浪费。

进一步的，所述激光机加工参数包括：激光功率、激光焦距、单次蚀纹时间、蚀纹次数、蚀纹速度、蚀纹角度、蚀纹点直径。

通过采用上述技术方案，在激光蚀纹的加工过程中，加工工艺参数的优化对蚀刻质量起到至关重要的作用。参数设置不当，就将造成蚀刻粗糙度达不到设计要求，图案周边出现烧焦、脱渣等不良现象。影响蚀刻质量的机器加工参数主要有：激光功率(W)、激光焦距(mm)、单次蚀刻时间(s)、蚀刻次数、蚀刻速度(mm/s)、蚀刻角度(°)、蚀刻点直径(μm)等共7种参数。与被蚀刻模具材料相关的参数有：模具材料硬度(HRC)、模具表面粗糙度(Ra)、模具材料含碳量(%)等共3种参数。当对某模具进行蚀刻时，用户需要针对相应的模具材料参数设置最优的机器加工参数，他们可以通过具备人机交互功能界面的优化参数数据库中获得最佳加工参数。

进一步的，蚀纹失败后，激光机报警，操作人员可根据模具上的蚀纹情况重新设定激光加工参数，并替换新的未蚀纹的模具。

通过采用上述技术方案，蚀纹失败后，激光机报警告知操作人员，操作人员可根据模具上的蚀纹情况重新设置加工参数，并在蚀纹失败的模具上进行试验，观察试验后模具上纹理符合标准后，替换新的未蚀纹的模具在操作台上。

进一步的，所述走样率分析计算方法包括：(1)局部纹理部位激光蚀纹完成后，由CCD相机对完成蚀纹的局部纹理部位进行图像采集；(2)处理器将采集的图像与设计的标准图像进行对比，分析计算得到走样率。

通过采用上述技术方案，每次局部纹理部位蚀纹完成后都通过CCD相机进行图像采集，并将采集的图像与标准图像通过处理器分析计算走样率，可及时判断出局部纹理部位蚀纹是否出现问题。CCD具有的体积小、重量轻、分辨率高、精度高、稳定性能良好等特点，使得测量系统不须配置复杂的运动机械结构，就可得到较高的测量精度和良好的稳定性能。

进一步的，所述基准值为5%。

通过采用上述技术方案，模具行业对曲面蚀纹的走样率要求，通常不能大于5%，这种质量要求使传统的化学蚀纹工艺根本无法满足规则性纹理的加工需求，而上述系列喇叭纹纹理的激光加工，几乎从曲面的所有方向验证了纹理的变形程度，并可将走样率控制在小于2.5%。

进一步的，所述CCD相机伴随所述激光机的三维振镜移动，所述CCD相机的摄像角度与所述三维振镜的蚀刻角度相同，所述三维振镜每完成局部纹理部位激光蚀纹后，所述三维振镜停留等待至所述CCD相机图像采集及处理器走样率分析计算完成。

通过采用上述技术方案，CCD相机与三维振镜共同移动，并且CCD的摄像角度与三维振镜的蚀刻角度相同，所以三维振镜移动后，其蚀刻角度与CCD相机的摄像角度始终保持相等，由于三维振镜的蚀刻角度±30°，因此CCD相机通过±30°的摄影角度可清晰的采集该局纹理部位的图像。并且三维振镜对一局部纹理部位蚀纹完成后会停留一段时间，等待CCD相机图像采集完成和处理器走样率分析计算完成。

进一步的，激光机三维振镜与局部纹理部位的蚀刻角度为±30°。

通过采用上述技术方案，±30°的蚀刻角度可避免模具表面汽化的物质粘在三维振镜上。

进一步的，所述蚀纹成功后，于所述模具型腔涂抹防锈剂。

通过采用上述技术方案，空气中的水汽会使模腔表面质量降低，制品表面质量下降，因此需要在模具型腔涂抹防锈剂。

综上所述，本发明具有以下有益效果：在每完成一次局部纹理部位的蚀纹后，都进行一次走样率的分析计算，若走样率大于基准值，那么就说明该局部纹理部位蚀纹失败，这时说明整体纹理的蚀纹已经失败，不需要对下一个局部纹理部位进行蚀纹，激光机直接停止对该模具的蚀纹操作，避免了设备在已蚀纹失败的模具上仍进行蚀纹操作的情况，减少了时间和资源的浪费。

附图说明

图1是本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，如图1所示，该工艺步骤包括：

S1：评估模具上的拔模角度，依照纹路深度设计需要制作喇叭纹的部位；

S2：依据需要制作的喇叭纹样式，设计喇叭纹部位筋位图，在模具相应部位加工好筋位，根据要求不同，可以做成圆孔、方孔、多边形孔、椭圆孔、鱼鳞状中一种或多种效果；

S3：依照设计数据，设计激光蚀纹整体纹理部位；

S4：将整体纹理部位进行分割形成多个局部纹理部位；

S5：设定激光机加工参数；

S6：选择一个局部纹理部位进行激光蚀纹；

S7：对步骤S6中已完成蚀纹的局部纹理部位进行走样率分析计算，判断走样率是否小于基准值，若否，则停止激光蚀纹，并判定为蚀纹失败；若是，则回到步骤S6；

S8：判断最后一个完成蚀纹的局部纹理部位走样率是否小于基准值，若是，判定为蚀纹成功，若否，则为蚀纹失败。

由于需要蚀纹加工的模具表面，大部分都是曲面或多层面，很少有单一的平面，激光加工必须进行对焦蚀纹，即每次蚀纹时激光焦点必须在模具表面，所以激光蚀纹必须能自动识别被加工的模具曲面并实现自动调焦和对焦。因此模具的整体纹理部位被分割成多个局部纹理部位，每完成一个局部纹理部位的蚀纹，三维激光振镜旋转到能够对下一局部纹理部位进行加工的区域。并且在每完成一次局部纹理部位的蚀纹后，都进行一次走样率的分析计算，若走样率大于基准值，那么就说明该局部纹理部位蚀纹失败，且整体纹理也都蚀纹失败，不需要对下一个局部纹理部位进行蚀纹，直接停止对该模具的蚀纹操作，避免了设备在已蚀纹失败的模具上仍进行蚀纹操作的情况，减少了时间和资源的浪费。

在激光蚀纹的加工过程中，加工工艺参数的优化对蚀刻质量起到至关重要的作用。参数设置不当，就将造成蚀刻粗糙度达不到设计要求，图案周边出现烧焦、脱渣等不良现象。影响蚀刻质量的机器加工参数主要有：激光功率(W)、激光焦距(mm)、单次蚀刻时间(s)、蚀刻次数、蚀刻速度(mm/s)、蚀刻角度(°)、蚀刻点直径(μm)等共7种参数。与被蚀刻模具材料相关的参数有：模具材料硬度(HRC)、模具表面粗糙度(Ra)、模具材料含碳量(%)等共3种参数。当对某模具进行蚀刻时，用户需要针对相应的模具材料参数设置最优的机器加工参数，他们可以通过具备人机交互功能界面的优化参数数据库中获得最佳加工参数。

走样率分析计算方法包括：

(1)局部纹理部位激光蚀纹完成后，由CCD相机对完成蚀纹的局部纹理部位进行图像采集；

(2)处理器将采集的图像与设计的标准图像进行对比，分析计算得到走样率。

在本发明的实施例中，CCD相机对完成蚀纹的局部纹理部分进行图像采集并通过处理器分析计算得到走样率大于基准值时，就判定为蚀纹失败，激光机停止工作并且报警，提醒操作人员重新调试加工参数，并在蚀纹失败的模具上进行试验，观察试验后模具上纹理符合标准后，替换新的未蚀纹的模具在操作台上。在本发明的实施例中，基准值为5%。模具行业对曲面蚀纹的走样率要求，通常不能大于5%，这种质量要求使传统的化学蚀纹工艺根本无法满足规则性纹理的加工需求，而上述系列喇叭纹纹理的激光加工，几乎从曲面的所有方向验证了纹理的变形程度，并可将走样率控制在小于2.5%。

为了使CCD相机获得较好的摄像角度，所述CCD相机伴所述激光机的三维振镜移动，并且CCD的摄像角度与三维振镜的蚀刻角度相同，所以三维振镜移动后，其蚀刻角度与CCD相机的摄像角度始终保持相等，由于三维振镜的蚀刻角度±30°，因此CCD相机通过±30°的摄影角度可清晰的采集该局纹理部位的图像。并且三维振镜对一局部纹理部位蚀纹完成后会停留一段时间，等待CCD相机图像采集完成和处理器走样率分析计算完成。激光机三维振镜与局部纹理部位的蚀刻角度为±30°，在加工纹理的同时可避免模具表面汽化的物质粘在三维振镜上。

空气中的水汽会使模腔表面质量降低，制品表面质量下降，因此在模具蚀纹成功后，需在模具型腔涂抹防锈剂。

Claims (8)

1.一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述工艺包括步骤：

S1：评估模具上的拔模角度，依照纹路深度设计需要制作喇叭纹的部位；

S2：依据需要制作的喇叭纹样式，设计喇叭纹部位筋位图，在模具相应部位加工好筋位，根据要求不同，可以做成圆孔、方孔、多边形孔、椭圆孔、鱼鳞状中一种或多种效果；

S3：依照设计数据，设计激光蚀纹整体纹理部位；

S4：将整体纹理部位进行分割形成多个局部纹理部位；

S5：设定激光机加工参数；

S6：选择一个局部纹理部位进行激光蚀纹；

S7：对步骤S6中已完成蚀纹的局部纹理部位进行走样率分析计算，判断走样率是否小于基准值，若否，则停止激光蚀纹，并判定为蚀纹失败；若是，则回到步骤S6；

S8：判断最后一个完成蚀纹的局部纹理部位走样率是否小于基准值，若是，判定为蚀纹成功，若否，则为蚀纹失败。

2.根据权利要求1所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述激光机加工参数包括：激光功率、激光焦距、单次蚀纹时间、蚀纹次数、蚀纹速度、蚀纹角度、蚀纹点直径。

3.根据权利要求2所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，蚀纹失败后，激光机报警，操作人员可根据模具上的蚀纹情况重新设定激光加工参数，并替换新的未蚀纹的模具。

4.根据权利要求1所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述走样率分析计算方法包括：

(1)局部纹理部位激光蚀纹完成后，由CCD相机对完成蚀纹的局部纹理部位进行图像采集；

(2)处理器将采集的图像与设计的标准图像进行对比，分析计算得到走样率。

5.根据权利要求1所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述基准值为5%。

6.根据权利要求4所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述CCD相机伴随所述激光机的三维振镜移动，所述CCD相机的摄像角度与所述三维振镜的蚀刻角度相同，所述三维振镜每完成局部纹理部位激光蚀纹后，所述三维振镜停留等待至所述CCD相机图像采集及处理器走样率分析计算完成。

7.根据权利要求6所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述激光机三维振镜与局部纹理部位的蚀刻角度为±30°的位置。

8.根据权利要求1所述的一种模具喇叭纹纹理的激光蚀纹工艺，其特征在于，所述蚀纹成功后，于所述模具型腔涂抹防锈剂。