CN114770059A - 一种带喇叭网孔的模具制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带喇叭网孔的模具制造工艺，包括：加工模具主体的型腔面并预留网孔区域和网孔边界区域；通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工；通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工；对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处；通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理；以及对型腔面进行喷砂处理，以清除型腔面的残留杂质。该带喇叭网孔的模具制造工艺采用镜面火花机对喇叭网孔进行粗加工，剩余的余量再使用激光雕刻设备的激光进行精加工，大大减少了激光加工的去铁量，不用担心硬化和堆积问题，解决了带喇叭网孔的产品加工效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及注塑模具技术领域，特别涉及一种带喇叭网孔的模具制造工艺。
背景技术
喇叭网孔作为车内音响的声音穿透功能存在，由于排布密集、型面窄小导致加工难度大，同时作为装饰功能由于其矩阵式排布对每个独立网孔的一致性要求很高，在实际的加工制造中需要耗费极大的成本和时间，根据喇叭网孔与产品主体是否分界分为一体式和分界式，一体式喇叭网孔由于与产品主体一体感强、设计连续性好和更显科技感而被越来越多的使用。
现有技术的一体式网孔的网孔部分与产品主体采用的是同种皮纹，为了保证网孔部分与周圈视觉无面差、皮纹无拼接，CNC加工型腔时先预留出网孔的边界与高度，导致后续的激光加工去铁量太大，加工效率低；网孔部分的高度采用激光雕刻加工到数并与周圈衔接平面进行抛光接顺，但激光加工的热量极高，残料累积在网孔根部R角，经高温烧结后形成硬化层，产品外观效果差；网孔深度特征完成后再进行整体的皮纹雕刻，为了尽可能减少热量积聚和残料堆积，激光雕刻设备需反复冷却和重启，加工周期过长且质量不稳定；网孔完全依赖激光雕刻加工，极易出现误差累计导致部件返工与报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的带喇叭网孔的模具制造工艺，采用镜面火花机对喇叭网孔进行粗加工，剩余的余量再使用激光雕刻设备的激光进行精加工，大大减少了激光加工的去铁量，不用担心硬化和堆积问题，解决了带喇叭网孔的产品加工效率低的问题。
为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种新的带喇叭网孔的模具制造工艺。所述带喇叭网孔的模具制造工艺包括：加工模具主体的型腔面并预留网孔区域和网孔边界区域；通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工；通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工；对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处；通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理；以及对型腔面进行喷砂处理，以清除型腔面的残留杂质。
根据本发明的一实施方式，其中，加工模具主体的型腔面并预留网孔区域包括：设定网孔区域的位置，并设定网孔区域的深度为1.2mm；在网孔区域的外周预留10mm宽度的网孔边界区域；数控铣床以6000r/min至8000r/min的转速加工型腔面；数控铣床以10000r/min至12000r/min的转速加工网孔区域。
根据本发明的一实施方式，其中，通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工包括：根据网孔特征制备放电加工的电极；设置镜面火花机的放电参数和冲油压力；通过镜面火花机将网孔区域的深度加工至剩余0.1mm。
根据本发明的一实施方式，其中，电极采用细石墨类中型材料制成。
根据本发明的一实施方式，其中，镜面火花机的放电参数根据型腔面的主纹理深度选择：当主纹理深度大于100μm，放电参数选择VDI27(Ra2.2μm)；当主纹理深度小于100μm，放电参数选择VDI22(Ra1.25μm)。
根据本发明的一实施方式，其中，镜面火花机的冲油压力设置为15Kpa至18Kpa。
根据本发明的一实施方式，其中，通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工包括：剩余0.1mm通过激光雕刻设备进行精加工，输出功率为30w，激光雕刻设备的进给量为3μm/层。
根据本发明的一实施方式，其中，对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处包括：采用800目的砂纸对型腔面进行抛光，抛光方向由网孔区域的中心沿径向呈放射状延伸；用塑料膜罩住网孔区域且与网孔边界区域粘接固定；采用200目的玻璃珠对型腔面进行喷砂处理，喷枪与型腔面垂直高度为20cm至25cm，喷砂时间3min。
根据本发明的一实施方式，其中，通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理包括：编辑表面纹理图案，设置表面纹理图案的深度；将表面纹理图案导入激光雕刻设备；将模具主体连接于激光雕刻设备，并对齐激光雕刻设备的加工基准和模具主体的模具基准；调整激光雕刻设备的加工频率为20W，进给量为2μm/层；对型腔面进行激光雕刻。
根据本发明的一实施方式，其中，表面纹理图案由网孔边界区域的外边缘向网孔区域的中心弱化，网孔边界区域的外边缘深度为表面纹理图案深度的100％，网孔区域的深度为表面纹理图案深度的25％至50％，网孔区域的中心深度为表面纹理图案深度的25％。
本发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
本发明的带喇叭网孔的模具制造工艺，采用镜面火花机对喇叭网孔进行粗加工，剩余的余量再使用激光雕刻设备的激光进行精加工，相比于通过热传导熔蒸去铁的激光加工，镜面火花机加工的能量损失少，加工效率高，通过电火花与激光的组合，大大减少了激光加工的去铁量，不用担心硬化和堆积问题，功率可以调高至30W，并实现连续加工，解决了带喇叭网孔的产品加工效率低的问题；采用镜面火花机粗加工搭配激光精加工，加工过程连续不间断，误差极小，同时设备搭配合理，设备加工精度是逐步提高的，即激光设备精度只需要超过镜面火花机即可，对设备的要求大大降低，加工灵活设备选择范围广；镜面火花机的加工成本仅为激光加工成本的50％，同时由于激光加工的时间大大缩短，对激光雕刻设备的要求降低，有效解决了网孔加工成本高的问题，降本达60％以上；通过合理的设备组合，降低了带喇叭网孔的模具对比较紧缺的高精度激光雕刻设备的依赖，而镜面火花机及国产化的激光雕刻设备资源丰富，模具生产无须排队，可以快速响应项目开发，同时加工效率和加工质量稳定性提高，也使得开发风险大大降低，产品设计自由度更高；利用镜面火花机、激光雕刻设备、抛光、喷砂处理等多工序配合完成，整个的加工量被合理拆分，在单个工序的停留时间短，加工部件流转快，资源利用率高，可以实现柔性制造和批量化生产。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种带喇叭网孔的模具制造工艺的流程图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种带喇叭网孔的模具制造工艺的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
如图1和图2所示，图1示出了本发明提供的一种带喇叭网孔的模具制造工艺的流程图。图2示出了本发明提供的一种带喇叭网孔的模具制造工艺的示意图。
本发明实施例的一种带喇叭网孔的模具制造工艺，所述带喇叭网孔的模具制造工艺包括：加工模具主体的型腔面并预留网孔区域和网孔边界区域；通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工；通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工；对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处；通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理；以及对型腔面进行喷砂处理，以清除型腔面的残留杂质。
其中，加工模具主体的型腔面，同时在型腔面上预留网孔区域和网孔边界区域，网孔边界区域环绕在网孔区域的外周，网孔区域通过网孔边界区域与型腔面衔接，一体式喇叭网孔的工艺圆角的半径通常要求小于0.3mm，设计需要锐利的特征效果，镜面火花机制作的工艺圆角半径一般为0.5mm，直接加工到数是无法满足要求，因此通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工，根据喇叭网孔的深度加工至留一定的余量，然后通过激光雕刻设备对这部分余量进行精加工，也就是激光清角，网孔区域的大部分加工量采用镜面火花机完成，在镜面火花机的加工过程中利用火花油的循环降低模具主体的温度和及时排出电蚀产物，避免了模具主体的局部硬化，再使用激光雕刻设备对余下的部分进行精加工，也就是激光清角，解决了现有工艺热量积聚和残料硬化的问题，能够完整的实现设计效果，外观质量得到了提升；然后对整个型腔面进行抛光，使得网孔区域向网孔边界区域、以及网孔边界区域向型腔面的其他区域过渡更加平顺，而后通过激光雕刻设备将表面装饰纹理附加在整个型腔面的表面，最后对整个型腔面进行喷砂处理，统一型腔面的表面光泽，同时清除掉型腔面表面的杂质，检查网孔区域、网孔边界区域以及型腔面其他区域之间的拼接是否平滑。
在本发明的一个优选实施例中，加工模具主体的型腔面并预留网孔区域包括：设定网孔区域的位置，并设定网孔区域的深度为1.2mm；在网孔区域的外周预留10mm宽度的网孔边界区域；数控铣床以6000r/min至8000r/min的转速加工型腔面；数控铣床以10000r/min至12000r/min的转速加工网孔区域。
如图1和图2所示，根据注塑产品所需使用的喇叭的位置设定模具主体上的网孔区域位置，同时设定网孔区域的深度为1.2mm，无论网孔区域为任意形状，均可以由网孔区域的边界外扩10mm的环状区域设定为网孔边界区域，然后模具主体的整个型腔面用数控铣床以6000r/min至8000r/min的转速加工，完成后以10000r/min至12000r/min的转速加工网孔区域，当然，还可以是使用别的加工方式，只需将型腔面加工到数，然后将网孔区域加工到预设深度，使网孔区域达到免抛光的效果而非镜面效果。
在本发明的一个优选实施例中，通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工包括：根据网孔特征制备放电加工的电极；设置镜面火花机的放电参数和冲油压力；通过镜面火花机将网孔区域的深度加工至剩余0.1mm。
如图1和图2所示，按照网孔的特征选择合适的石墨型号制备镜面火花机的电极，然后根据所需要制作的特征设置镜面火花机的放电参数和冲油压力，将网孔区域的深度由原本的1.2mm深度进行粗加工至剩余0.1mm，用较快的速度加工出网孔区域的大体轮廓，然后再对剩余的0.1mm深度进行精加工，大大缩短了网孔区域的加工时间。
在本发明的一个优选实施例中，电极采用细石墨类中型材料制成。
如图1和图2所示，电极的主要材料为石墨，包括东洋石墨TTK-4、ISO-63、ISEM-7等，本发明采用细石墨类中型材料，优选东洋石墨ISEM-7，是经济又高效的牌号，应用于压铸、锻造、塑胶成型模具的粗加工和中粗加工，放电速度快，损耗少，成本低。
在本发明的一个优选实施例中，镜面火花机的放电参数根据型腔面的主纹理深度选择：当主纹理深度大于100μm，放电参数选择VDI27(Ra2.2μm)；当主纹理深度小于100μm，放电参数选择VDI22(Ra1.25μm)。
如图1和图2所示，主纹理深度大于100μm时，可以掩盖更多的缺陷，因此可以降低放电要求和规格，放电参数选择VDI27(Ra2.2μm)，从而加快加工速度，主纹理深度小于100μm时，太多的缺陷会被凸显，因此只能提高放电要求和规格，放电参数选择VDI22(Ra1.25μm)，从而放慢加工速度仔细制作网孔区域的主纹理。电火花会使钢材表面硬化，火花纹太细，会使得加工时间增加，硬化层变厚，影响激光清角效果；火花纹太粗，无法被皮纹遮盖，产品表面会出现光泽差异，因此放电参数的选择需严格执行。
在本发明的一个优选实施例中，镜面火花机的冲油压力设置为15Kpa至18Kpa。
如图1和图2所示，根据网孔区域的深度为1.2mm设置镜面火花机的冲油压力为15Kpa至18Kpa，可以及时清理电蚀产生的废料，防止电蚀产物堆积导致积碳，同时火花油的循环还可有效降低加工部位温度，避免应力集中和局部硬化。
在本发明的一个优选实施例中，通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工包括：剩余0.1mm通过激光雕刻设备进行精加工，输出功率为30w，激光雕刻设备的进给量为3μm/层。
如图1和图2所示，网孔区域经过粗加工后剩余的0.1mm采用激光雕刻设备进行精加工，这个精加工过程中激光雕刻设备以3μm/层的进给量对网孔区域进行精加工，每层雕刻3μm，整个精加工过程需要雕刻300多层，每加工20层停机，并检查清理网孔区域堆积的碎屑或铁粉，防止后面的雕刻过程产生误差。
在本发明的一个优选实施例中，对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处包括：采用800目的砂纸对型腔面进行抛光，抛光方向由网孔区域的中心沿径向呈放射状延伸；用塑料膜罩住网孔区域且与网孔边界区域粘接固定；采用200目的玻璃珠对型腔面进行喷砂处理，喷枪与型腔面垂直高度为20cm至25cm，喷砂时间3min。
如图1和图2所示，为了使网孔区域、网孔边界区域和型腔面上其他区域之间的衔接更加平滑，使用800目的砂纸对整个型腔面进行打磨抛光，砂纸移动的路径为由网孔区域的中心向网孔边界区域呈放射状延伸，弱化网孔区域与网孔边界区域的拼接线、以及网孔边界区域与型腔面的拼接线。然后通过塑料膜或其他一些方式遮盖住网孔区域及网孔边界区域，预留的网孔边界区域也是为了将塑料膜与模具主体进行更好的粘接，然后采用200目的玻璃珠对型腔面进行喷砂处理，可以清楚型腔面表面的杂质，统一型腔面的光泽。
在本发明的一个优选实施例中，通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理包括：编辑表面纹理图案，设置表面纹理图案的深度；将表面纹理图案导入激光雕刻设备；将模具主体连接于激光雕刻设备，并对齐激光雕刻设备的加工基准和模具主体的模具基准；调整激光雕刻设备的加工频率为20W，进给量为2μm/层；对型腔面进行激光雕刻。
如图1和图2所示，表面纹理图案为凹凸不平的皮纹，对表面纹理图案设定整体深度，也可以说是皮纹的厚度，以及皮纹的特征等，汇总成表面装饰纹理，并将表面纹理图案导入激光雕刻设备，然后将模具主体固定到激光雕刻设备的工作台上，使模具主体的模具基准与激光雕刻设备的加工基准对齐，激光雕刻设备的加工功率设置为20W，对整个型腔面雕刻表面纹理图案，也就是在模具主体的型腔面上附着皮纹，激光雕刻设备根据表面纹理图案的深度进行分层雕刻，每层雕刻2μm，根据表面纹理图案的深度决定需要雕刻多少层，而后完成在型腔面附加表面装饰纹理。
在本发明的一个优选实施例中，表面纹理图案由网孔边界区域的外边缘向网孔区域的中心弱化，网孔边界区域的外边缘深度为表面纹理图案深度的100％，网孔区域的深度为表面纹理图案深度的25％至50％，网孔区域的中心深度为表面纹理图案深度的25％。
如图1和图2所示，网孔边界区域的外边缘加工至表面纹理图案深度的100％，呈现出清晰的纹理，网孔区域的加工深度控制在表面纹理图案深度的25％至50％，使得有喇叭网孔的部分呈现出模糊化的纹理，而网孔区域中心部分的加工深度为表面纹理图案深度的25％，整天的表面纹理图案由网孔边界区域的外边缘向网孔区域的中心逐渐模糊弱化。优选地，表面纹理图案为皮纹，皮纹是由一个一个连续的皮纹单元格组成，可以将完整的皮纹单元格呈现在平面上，以减少残缺不全的皮纹单元格出现。
本发明的带喇叭网孔的模具制造工艺，采用镜面火花机对喇叭网孔进行粗加工，剩余的余量再使用激光雕刻设备的激光进行精加工，相比于通过热传导熔蒸去铁的激光加工，镜面火花机加工的能量损失少，加工效率高，通过电火花与激光的组合，大大减少了激光加工的去铁量，不用担心硬化和堆积问题，功率可以调高至30W，并实现连续加工，解决了带喇叭网孔的产品加工效率低的问题；采用镜面火花机粗加工搭配激光精加工，加工过程连续不间断，误差极小，同时设备搭配合理，设备加工精度是逐步提高的，即激光设备精度只需要超过镜面火花机即可，对设备的要求大大降低，加工灵活设备选择范围广；镜面火花机的加工成本仅为激光加工成本的50％，同时由于激光加工的时间大大缩短，对激光雕刻设备的要求降低，有效解决了网孔加工成本高的问题，降本达60％以上；通过合理的设备组合，降低了带喇叭网孔的模具对比较紧缺的高精度激光雕刻设备的依赖，而镜面火花机及国产化的激光雕刻设备资源丰富，模具生产无须排队，可以快速响应项目开发，同时加工效率和加工质量稳定性提高，也使得开发风险大大降低，产品设计自由度更高；利用镜面火花机、激光雕刻设备、抛光、喷砂处理等多工序配合完成，整个的加工量被合理拆分，在单个工序的停留时间短，加工部件流转快，资源利用率高，可以实现柔性制造和批量化生产。
在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明实施例的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带喇叭网孔的模具制造工艺，应用于带喇叭网孔的模具主体制造，其特征在于，包括：
加工模具主体的型腔面并预留网孔区域和网孔边界区域；
通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工；
通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工；
对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处；
通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理；以及
对型腔面进行喷砂处理，以清除型腔面的残留杂质。
2.根据权利要求1所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，加工模具主体的型腔面并预留网孔区域包括：
设定网孔区域的位置，并设定网孔区域的深度为1.2mm；
在网孔区域的外周预留10mm宽度的网孔边界区域；
数控铣床以6000r/min至8000r/min的转速加工型腔面；
数控铣床以10000r/min至12000r/min的转速加工网孔区域。
3.根据权利要求1所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，通过镜面火花机对网孔区域进行粗加工包括：
根据网孔特征制备放电加工的电极；
设置镜面火花机的放电参数和冲油压力；
通过镜面火花机将网孔区域的深度加工至剩余0.1mm。
4.根据权利要求3所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，电极采用细石墨类中型材料制成。
5.根据权利要求3所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，镜面火花机的放电参数根据型腔面的主纹理深度选择：
当主纹理深度大于100μm，放电参数选择VDI27(Ra2.2μm)；
当主纹理深度小于100μm，放电参数选择VDI22(Ra1.25μm)。
6.根据权利要求3所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，镜面火花机的冲油压力设置为15Kpa至18Kpa。
7.根据权利要求3所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，通过激光雕刻设备对网孔区域进行精加工包括：
剩余0.1mm通过激光雕刻设备进行精加工，输出功率为30w，激光雕刻设备的进给量为3μm/层。
8.根据权利要求1所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，对型腔面进行抛光，以打磨平顺网孔区域与型腔面其他区域的拼接处包括：
采用800目的砂纸对型腔面进行抛光，抛光方向由网孔区域的中心沿径向呈放射状延伸；
用塑料膜罩住网孔区域且与网孔边界区域粘接固定；
采用200目的玻璃珠对型腔面进行喷砂处理，喷枪与型腔面垂直高度为20cm至25cm，喷砂时间3min。
9.根据权利要求1所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，通过激光雕刻设备对型腔面进行整体激光雕刻，以在型腔面附加表面装饰纹理包括：
编辑表面纹理图案，设置表面纹理图案的深度；
将表面纹理图案导入激光雕刻设备；
将模具主体连接于激光雕刻设备，并对齐激光雕刻设备的加工基准和模具主体的模具基准；
调整激光雕刻设备的加工频率为20W，进给量为2μm/层；
对型腔面进行激光雕刻。
10.根据权利要求9所述的带喇叭网孔的模具制造工艺，其特征在于，表面纹理图案由网孔边界区域的外边缘向网孔区域的中心弱化，网孔边界区域的外边缘深度为表面纹理图案深度的100％，网孔区域的深度为表面纹理图案深度的25％至50％，网孔区域的中心深度为表面纹理图案深度的25％。
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